Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Dem optischen Computer ein Stückchen näher

25.01.2013
Oldenburger Physiker entdecken neue nanostrukturierte metallische Lichtschalter / Ihnen könnte nach Expertenmeinung die Zukunft gehören

Computer, bei denen optische Elemente gängige elektronische Komponenten ersetzen. Einem deutsch-italienischen Forscherteam um Prof. Dr. Christoph Lienau, Physiker an der Universität Oldenburg, ist nun ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung optischer Schaltelemente gelungen. In der Februar-Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Nature Photonics berichten die Wissenschaftler über ihre neuen Forschungsergebnisse zur Realisierung ultraschneller Lichtschalter.

Konventionelle Computer basieren auf Halbleitertransistoren: In ihnen werden elektronische Ströme geschaltet, die durch hauchfeine Leiterbahnen fließen. In aktuellen Prozessoren sind diese Leiterbahnen nur wenige zehn Nanometer breit – ein Nanometer ist der Milliardste Teil eines Meters – und die Ströme werden auf einer Zeitskala von etwa einer Nanosekunde geschaltet. „Im Prinzip könnte man erhebliche schnellere Computer realisieren, wenn es gelänge, Licht statt Elektronen in solche Leiterbahnen einzusperren und zu schalten“, erläutert Lienau. Solche „optischen Computer“ existieren bislang nur als Vision von WissenschaftlerInnen. Unter anderem deshalb, weil es enorm schwierig ist, Licht in solch kleinen Dimensionen einzufangen.

Hier konnten Forscher in den letzten Jahren mit der Entwicklung von nanostrukturierten metallischen Lichtleitern – zum Beispiel mikroskopisch kleinen Silber- oder Golddrähte – erhebliche Fortschritte erzielen. Allerdings gelang es mit diesen metallischen Lichtleitern alleine bisher nicht, Licht auch hinreichend schnell durch Licht zu schalten.

In ihrem Beitrag in Nature Photonics beschreiben die Wissenschaftler einen neuen Lichtschalter, aufgebaut aus einem Gitter aus nanostrukturierten Golddrähten, die mit einer dünnen Schicht eines organischen Halbleiters überzogen sind. „Wenn wir solche Hybrid-Strukturen mit kurzen Lichtblitzen bestrahlen“, erklärt Prof. Dr. Parinda Vasa, ehemals Physikerin in Oldenburg, nun Hochschullehrerin am Indian Institute of Technology in Mumbai, „dann oszilliert die Lichtenergie enorm schnell zwischen Golddraht und Halbleiter. Diese sogenannten Rabi-Oszillationen führen dazu, das wir das Licht, immer wenn es im Halbleiter angekommen ist, mit einem zweiten Lichtimpuls ausschalten können.“ Die Dauer eines Schaltprozesses beträgt dabei nur wenige zehn Femtosekunden, ist also mehr als 10.000 Mal schneller als in einem elektronischen Computer.

„Wir lernen zunehmend, wie wir die Bewegung von Lichtstrahlen in kleinsten räumlichen Strukturen und auf enorm kurzen Zeitskalen effizient kontrollieren und steuern können“, sagt Lienau. Auch wenn sie die Effizienz und Lebensdauer des optischen Schalters noch erheblich verbessern müssten, würden die sich daraus ergebenden Anwendungsperspektiven immer faszinierender und „rücken zunehmend in greifbare Nähe“, so der Physiker.

Das Oldenburger Projekt wird durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Schwerpunktsprogramms „Ultraschnelle Nanooptik“ und die deutsch-italienische Zusammenarbeit durch das Laserlab Europe Projekt der Europäischen Union gefördert.

Artikel in der Nature Photonics: doi:10.1038/nphoton.2012.340:
Parinda Vasa, Wei Wang, Robert Pomraenke, Melanie Lammers, Margherita Maiuri, Cristian Manzoni, Giulio Cerullo & Christoph Lienau: „Real-time observation of ultrafast Rabi oscillations between excitons and plasmons in metal nanostructures with J-aggregates“

Weitere Informationen: Prof. Dr. Christoph Lienau, Institut für Physik, AG Ultraschnelle Nano-Optik, Tel.: 0441/798-3485, E-Mail: christoph.lienau@uni-oldenburg.de

Dr. Corinna Dahm-Brey | idw
Weitere Informationen:
http://www.uno.uni-oldenburg.de/
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2012.340.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Vorstoß ins Innere der Atome
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für Quantenoptik

nachricht Quanten-Wiederkehr: Alles wird wieder wie früher
23.02.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics