Из фотонов можно «лепить» объекты, как из пластилина

Распространение световых импульсов. Иллюстрация Physorg

Согласно одной из гипотез, большая пирамида Хеопса-Хуфу служила для… производства водорода, который устремлялся в ионосферу. И это генерировало свет наподобие света приполярных областей. Водород получали разложением – электролизом – воды между двумя электродами, при этом газ скапливался на катоде, а кислород, как более тяжелый, «стекал» по наклонному ходу вниз. Светился, конечно же, не сам H2, а легко отдаваемые им электроны. Получалось нечто вроде пушек электронного микроскопа и телевизионной трубки.

Электроны легко возбуждаются, переходя на более высокий энергетический уровень, после чего быстро релаксируют, испускают фотон с большей длиной волны и возвращаются на исходный (ground) уровень. Наноинженеры и компьютерщики склонны утверждать, перефразируя старый трюизм, что свет всему голова, поскольку фотоны имеют несомненные преимущества перед электронами.

Так, кванты света не взаимодействуют друг с другом и очень слабо с веществом, в результате в отличие от электронов не генерируют паразитического тепла, из-за которого электронные устройства нельзя сделать толщиной с бумажный лист. К тому же фотоны распространяются со скоростью света, чего не скажешь об электронах.

Неудивителен поэтому интерес к сообщению, пришедшему из Университета Вандербилта в Нэшвиле (США). Там фемтосекундные импульсы света (10–15 с) с длиной 1550 нанометров (нм) совместно с импульсами 1670 нм «сводились» на вкраплениях диоксида ванадия VO2. В результате были получены более медленные – в тысячу раз – пикосекундные «вспышки» света (10–12 с). По мнению американских исследователей, это свидетельствует о возможности сверхбыстрой передачи данных и соответственно создании следующего поколения суперкомпьютеров. Свою статью «Субпикосекундное время ответа гибридного VO2: силиконовый волновод с длиной волны 1550 нм» ученые опубликовали в журнале АОМ. Преимуществом нового подхода является использование света на кремниевой подложке, поэтому промышленности не придется перестраивать наработанную десятилетиями «силиконовую долину».

Кремниевые и иные разработки позволили также создать относительно эффективные солнечные панели, которые можно купить за приемлемую цену. Но КПД солнечной энергетики весьма далек даже от эффективности примитивных одноклеточных водорослей, улавливающих свет в разных диапазонах (поэтому одни водоросли красные, а другие зеленые).

В Университете Райса, что в Хьюстоне (США), создали многофункциональный 2D-пленочный наноматериал на основе селенидов индия и сурьмы, две стороны которого имеют различные свойства в зависимости от поляризации внешнего электрического поля. Авторы статьи «Гетеробислой с ферроэлектрическим переключением» в издании ACS полагают, что таким образом можно строить стабильную память, не подверженную действию внутренних полей. Производство нового материала облегчается тем, что его пленки удерживаются лишь слабыми вандервальсовыми силами, поэтому легко «слущиваются», что способствует автоматизации процесса.

В журнале Nature опубликована статья исследователей из университетов Орегона, Хьюстона и Центральной Флориды в г. Орландо, задавшихся целью «исправить» металлические электроды, которые банально ржавеют. Для этого они предложили анод из металла переходной группы с нанесенным на него цинком. Новые цинк-марганцевые аноды выдержали тысячу циклов в агрессивной морской воде в качестве электролита.