طبق گفته ی یک کارشناس پن استیت (Penn state) که سوئیچ پلاسمونیک را توسعه داده است، پلاسمونیک ها که می توانند جایگزینی برای وسایل محاسباتی امروزی باشند، قادرند زمینه را برای تولید نسل بعدی رایانه ها فرآهم آورند که هم سریع تر کار کنند و هم نسبت به سامانه های الکترونیکی اطلاعات بیشتری را در خود جای دهند و نیز کوچک تر از سامانه های نوری باشند.

به گزارش خبرگزاری برق، الکترونیک و کامپیوتر ایران (الکترونیوز)، تونی جون هوآنگ، استادیار رشته ی مکانیک و علوم مهندسی، گفت: "اگر پلاسمونیک ها (کاملاً) شناخته شوند، در آینده مدارهای الکترونیکی ای خواهیم داشت که نسبت به مدارهای حال حاضر از نظر اندازه بسیار کوچک تر بوده و دارای ظرفیت چند میلیون برابر بیش تر هستند. پلاسمونیک ها، دو خاصیت سرعت و ظرفیت مدارات نوری را با اندازه های کوچک مدارهای الکترونیکی تلفیق می کنند."

امروزه می توان مدارهای الکترونیکی بسیار کوچکی ساخت ولی با این کار ظرفیت آنها و هم چنین سرعت حرکت داده ها درون مدار بسیار محدود می شود. در مقابل، مدارهای نوری اطلاعات را با سرعت نور ارسال می کنند ولی اندازه ی این مدارها بسیار بزرگ می باشد که این بزرگی بسته به طول موج نور آنها دارد.

پلاسمونیک ها با ترکیب بهترین مدارهای نوری و الکترونیکی می توانند الکترون ها و نور را همزمان با استفاده از سطح دستگاه منتقل کنند.

گروه آقای هوآنگ، یک سوئیچ پلاسمونیک را از روتاکسن های (Rotaxanes) دو حالته ی قابل تغییر ساختند. روتاکسن ها، مولکول های پیچیده ای هستند که ظاهری دمبل شکل دارند و حلقه یا حلقه هایی اطراف محور وسط را احاطه کرده اند. گاهی اوقات روتاکسن ها را ماشین های مولکولی می نامند. این حلقه ها هم می توانند حول محور وسط بچرخند و هم می توانند در طول محور آن جابه جا شوند. ایجاد تغییر در این شکل مولکولی، مبنا و اساس سوئیچ پلاسمونیک می باشد.

رایانه ها در ساده ترین بیان، ماشین هایی هستند که فقط می توانند بگویند بلی (Yes) یا خیر (No) و برای انتقال اطلاعات این عمل را چندین و چند مرتبه انجام می دهند. به طریق مشابه، حرکت و جنبش مولکول ها می توانند در نقش این ماشین ها ظاهر شوند، همان طور که یک کلید برای روشن خاموش کردن لامپ به کار می رود.

محققان، ماشین های مولکولی خود را به کمک مواد خانواده ی دی سولفید به نانودیسک های شیشه ای پوشیده شده از طلا متصل کردند. مولکول های دمبل شکل که دارای دو سطح می باشند، با دو ماده شیمیایی متفاوتی پوشیده شدند. در ابتدا حلقه به سمت یک سطح مولکول کشیده شده بود. وقتی که ماده شیمیایی اکسید شد، حلقه از جای خود منحرف و به سمت سطح دیگر جابه جا گردید. که باعث تلنگری به سوئیچ می شود. چون این فرآیند برگشت پذیر است، بنابراین حلقه به محل اولیه خود نیز بر می گردد تا از نو سوئیچ را تحت تاثیر قرار دهد. با حرکت مولکول، نوسان پلاسمون سطح در آن ناحیه ی کوچک فلزی که به آن متصل شده است، تغییر می کند. تغییر در رزونانس باعث ارسال سیگنال به مدار می شود. سوئیچ پلاسمونیک که هوآنگ و گروه وی آن را توسعه دادند، هنوز به عنوان قسمتی از مدار به حساب نمی آید.

هوآنگ می گوید: "مدارهای پلاسمونیکی هنوز به دست نیامده اند. قطعات پلاسمونیکی که در گذشته ساخته شدن، همگی پسیو (منفعل) بودند و به عنوان منابع نور، عدسی ها و موج برها مورد استفاده بودند.

سوئیچ های هوآنگ با یک فرآیند شیمیایی فعال می شوند هر چند این روش ، انتخاب بهینه ای برای یک مدار عملی نمی باشد .

محققان در آخرین شماره ی مجله ی Nano Letters اظهار می دارند که: "ما معتقدیم که می توان این فرآیند شیمیایی محرک اکسایش - کاهش را با شوک مستقیم الکتریکی و یا شوک نوری جایگزین نمود، با این کار عاقلانه رده ی تازه ای از اجزاء پلاسمونیک فعال ( مبتنی بر ماشینهای مولکلولی) برای مدارهای مجتمع نانونوری (NanoPhotonic) حالت جامد ایجاد می گردد که دارای پتانسیل خوبی برای کارهای فوق العاده ریز و با انرژی پایین می باشند."

در واقع قطعات پلاسمونیک به رایانه ها این امکان را می دهند که بسیار سریع تر شده و در فضاهای کوچک تر دارای حافظه بسیار بیش تری گردند؛ یعنی، نگه داری بیش از یک هزار فیلم روی یک درایو نوعی USB امکان پذیر می شود.
هوآنگ پیشنهاد می کند که پایگاه های کاربردی مانند یوتیوب که بسیار محبوب و پر مخاطب اند ولی دارای کیفیت تصاویر بسیار پائینی می باشند، با این روش می توانند تصاویری با کیفیت بالا داشته باشند.

هوآنگ می گوید: "ما هنوز در ابتدای راه هستیم. شاید تا تولید مدارهای پلاسمونیکی, پنج سال فاصله باشد."

در کنار هوآنگ، از جمله محققان این پروژه یو بینگ ژنگ و بالا کریشنا جولوری، دانش آموختگان رشته مکانیک و علوم مهندسی؛ لاسه جنسن (Lasse Jensen)، استاد شیمی؛ پال ویس (Paul Weiss)، استاد برجسته شیمی فیزیک (که اینان همگی از پن استیت هستند)؛ لی فانگ و فراسر استودارت (Fraser Stoddart) به ترتیب فارغ التحصیل و استاد دانشگاه نورس وسترن؛ یینگ-وی یانگ، دارای مدرک فوق دکترا از دانشگاه کالیفرنیا؛ لس آنجلس و آمار اچ. فلوود، استاد دانشگاه ایندیانا (Indiana) هستند. نیروی هوایی آمریکا (بخش تحقیقات علمی) و بنیاد ملی علوم نیز از این کار حمایت کردند.

اطلاعات اضافی:
توضیحاتی در مورد پلاسمون

لینک دائمی | نسخه مناسب چاپ | ارسال لينك اين صفحه به دوستان |