Физики из Бостонского колледжа разработали наноразмерную систему беспроводной связи со стабилизированным обратимым преобразованием фотонов в поверхностные плазмоны. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.
Система представляет собой комплекс наноразмерных плазмонных антенн на стеклянной подложке и серебряном основании. Передача данных происходит с помощью фотонов: в ходе работы эти частицы собираются, а затем обратимо преобразуются антеннами в поверхностные плазмоны с высокой степенью управляемости. Разработку отличает возможность эмиссии и сбора электромагнитной энергии по одной, «фотонной» линии.
Испытания показали, что Джоулевы потери системы на 50 процентов ниже предыдущих аналогов. Теоретическая скорость передачи данных при этом превышает показатель последних на 60 процентов и на 50 процентов превышает результаты плазмонных волноводов в нанопроводах. Достичь повышения скорости удалось за счет включения между волноводами и металлом небольшого количества воздуха: это снизило силу притяжения фотонов к серебру.
Кроме того, скорость плазмонных антенн превзошла уровень оптических кремниевых волноводов — традиционного элемента современных интегральных схем. В отличие от плазмонных кремниевые волноводы ограничены дисперсией света, которая замедляет передачу данных. В свою очередь скорость движения поверхностных плазмонов составляет 90–95 процентов от скорости света (300 тысяч километров в секунду), фотонов — соответствует ей.
Поверхностные плазмоны — когерентные делокализованные колебания электронов. Они образуются в результате выбивания фотонами электронов из металла и сопровождаются возникновением электромагнитных полей в объеме и на поверхности последнего. Плазмоны рассматриваются как альтернативное средство передачи информации в чипах в связи с тем, что такие микросхемы могут иметь меньший размер и поддерживать более высокие частоты — до 100 терагерц.
