Оптоволоконные джунгли оцифровали

Новый модулятор-выключатель с прогибающимся под действием белого лазера верхним золотым электродом.

Вряд ли отцы-основатели современной электроники могли представить себе, как далеко и широко будут простираться их достижения и подходы. Но мы уже привыкли к выражению «малые молекулы», размер которых не превышает нанометров.

Создание лазеров стимулировало поиски сред, передающих свет без существенных потерь, в результате родились оптоволоконные сети, без которых немыслим Интернет. Сегодня в этих оптоволоконных джунглях «гуляет» инфракрасный свет с длиной волны 1480–1600 нм. Проблема, однако, в том, что аналоговые световые волны с трудом поддаются оцифровке.

В прошлом году сотрудники Института технологии в Карлсруэ и Технического университета Цюриха описали высокоскоростной фазовый модулятор света, преобразующий колебания его волн в двоичный код – «0» и «1». Устройство представляло собой продолговатый блок длиной 29 мкм, содержащий две параллельные пластинки золота, зазор между которыми не превышает 0,1 мкм и заполнен активным полимером, чувствующим перепады напряжения.

Свет длиной 1550 нм подается на устройство, в котором его преломление меняется в соответствии с вольтажем золотых электродов. На их поверхности генерируются так называемые плазмонные волны, благодаря которым происходит изменение фазы световой волны. На выходе исследователи получили чередование фаз в виде последовательности нулей и единиц («0» и «1»). При этом скорость конвертации достигла 40 Гбит в секунду.

Чуть более чем через год нанотехнологи Университета Рутгерса и Национального института стандартов описали в журнале Nature Photonics новый конвертер длиной 23 мкм. Дальнейшая миниатюризация устройства ограничена квантовыми эффектами материалов. Преимуществом нового модулятора является использование воздуха вместо полимера, что создает условия для распространения электронных колебаний на границе металл-воздушного интерфейса.

Новые плазмоны носят сокращенное название GP (Gap Plasmons), и их энергия оказывается замкнутой в миниатюрном «волноводе» металл-изолятор-металл (MIM), толщина которого не превышает 200 нм. В недалеком будущем, как надеются авторы, предложенный ими модулятор, выполняющий роль оптического переключателя, можно будет встраивать в сети чипов.

Зеленые клетки сосудов (с синими ядрами), выращиваемые на силиконовых полых наноиглах. Иллюстрации Physorg

Китайские ученые из Университета науки и технологии г. Хефей смогли заставить фотонный квантовый компьютер самообучаться, использовав для этого эффект квантовой спутанности (entanglement). Результаты этой работы были опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Для производства чипов используется травление, в частности с помощью ионных пучков. Исследователи Имперского колледжа в Лондоне с помощью ион-травления создали полые кремниевые наноиглы, на которые поместили стволовые клетки. Известно, что потомство стволовых клеток необходимо для формирования различных тканей организма (пока технологию опробовали на сосудах). Новый подход культивирования клеток позволяет сквозь отверстия наноиглы вводить в клетки различные молекулы нуклеиновых кислот – гены и регуляторы их активности. Сообщение об этом исследовании опубликовал журнал Nature Materials.

Авторы использовали для стимуляции развития клеток белковый фактор роста сосудистого эндотелия, клетки которого выстилают сосуды изнутри и стимулируют рост последних. Включение роста сосудов в шесть раз увеличило перфузию крови в экспериментальном участке сердечной мышцы. Перспективы применения наноигл в хирургии трудно сегодня даже оценить! Молекулярных онкологов, например, эти иглы могут заинтересовать в плане изучения путей внутриклеточного распространения сигналов к росту и делению.