科学家设计新材料以利用光能

科学家们早就知道合成材料 - 称为超材料 - 可以操纵可见光等电磁波，使它们以自然界中无法找到的方式运行。这导致了超高分辨率成像等突破。现在，麻省大学洛威尔分校是一个研究团队的一员，该团队正在将光学技术应用到一个新的方向。

该团队 - 包括来自麻省大学洛威尔分校，伦敦国王学院，巴黎狄德罗大学和哈特福德大学的合作者 - 创造了一种新的超材料，可以“调整”以改变光的颜色。这项技术有朝一日可以在计算机处理器中实现片上光通信，从而实现更小，更快，更便宜和更节能的计算机芯片，具有更宽的带宽和更好的数据存储，以及其他改进。片上光通信还可以创建更有效的光纤通信网络。

“今天的计算机芯片使用电子进行计算。电子很好，因为它们很小，”物理和应用物理系的Viktor Podolskiy教授说，他是麻省大学洛威尔校区的首席研究员。“然而，电子的频率不够快。光是微小粒子的组合，称为光子，没有质量。因此，光子可能会提高芯片的处理速度。”

Podolskiy解释说，通过将电信号转换成光脉冲，片上通信将取代传统硅芯片上的过时铜线。这将实现芯片到芯片的光通信，并最终实现同一芯片上的核心到核心通信。

“最终的结果将是消除通信瓶颈，使并行计算变得更快，”他说，并补充说光子的能量决定了光的颜色。“绝大多数日常物品，包括镜子，镜头和光纤，都可以引导或吸收这些光子。但是，有些材料可以将多个光子结合在一起，从而产生更高能量和不同颜色的新光子。”

Podolskiy说，实现光子的相互作用是信息处理和光学计算的关键。“不幸的是，这种非线性过程非常低效，而促进光子相互作用的合适材料非常罕见。”

Podolskiy和研究团队发现，几种具有较差非线性特性的材料可以组合在一起，形成一种新的超材料，展现出所需的最先进的非线性特性。

“这种增强来自于超材料重塑光子流的方式，”他说。“这项工作为控制材料的非线性响应开辟了一条新的方向，并可能在片上光学电路中找到应用，大大改善了片上通信。

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