Utajené optické možnosti křemíku

Fotonická zařízení na bázi křemíku mohou přinést do světa informačních technologií skutečnou revoluci, tedy alespoň pokud se rychlosti a ceny týče. Fotonická zařízení na bázi křemíku mohou přinést do světa informačních technologií skutečnou revoluci, tedy alespoň pokud se rychlosti a ceny týče.

Vědci z výzkumných laboratoří společnosti Intel Corporation v Kalifornii v USA dosáhli významného pokroku, když křemíkovými výrobními procesy vytvořili původní zařízení na způsob tranzistoru, které dokáže zakódovat data do světelného paprsku.

Schopnost vyrobit rychlý fotonický modulátor na principu optického vlákna ze standardního křemíku by mohla umožnit výrobu levných, vysoce propustných optických propojení mezi osobními počítači, servery a dalšími elektronickými zařízeními.

Jak to pracuje?Výzkumníci rozdělili paprsek světla procházející křemíkem na dva samostatné paprsky a poté pomocí původního zařízení na způsob tranzistoru zasáhli jeden paprsek elektrickým nábojem, který vyvolal fázový posun.

Fázový posun mezi oběma paprsky při jejich opětovném spojení způsobí, že se světlo na výstupu z čipu rozsvěcí a zhasíná frekvencí jeden gigahertz, tj. jedna miliarda bitů za sekundu – tedy padesátkrát rychleji, než se dosud s křemíkem podařilo.

Vzorec rozsvěcení a zhasínání světla lze přeložit na jedničky a nuly pro přenos dat.

Výzkum přinesl výsledkyTo, že se podařilo vyrobit rychlý optický modulátor založený na křemíku a s výkonem vyšším než 1 GHz, svědčí o použitelnosti standardního křemíku jako materiálu, který přinese výhody vysoce propustné optiky do mnohem širší řady počítačových a komunikačních aplikací.

Výzkum křemíkové fotoniky byl ve společnosti Intel zahájen v polovině devadesátých let minulého století se záměrem opticky testovat a měřit spínání tranzistorů uvnitř mikroprocesorů.Přestože prostému oku se křemík jeví jako nepropustný, pro infračervené světlo je průsvitný.

„Podobně jako rentgenové vidění umožňovalo Supermanovi vidět skrz zdi, kdybyste dokázali vidět infračervené světlo, viděli byste skrz křemík,“ říká Mario Paniccia, ředitel výzkumu křemíkové fotoniky ve společnosti Intel.

„Díky tomu je možné směrovat v křemíku infračervené světlo, což, je stejná vlnová délka, jaká se obvykle používá pro optickou komunikaci. Způsob, jak se elektrický náboj přenáší v tranzistoru při použití napětí, se dá použít ke změnám chování světla při průchodu těmito náboji.

To nás vedlo k tomu, abychom začali zkoumat možnosti manipulace vlastnostmi světla, například fází a amplitudou, pro výrobu optických zařízení založených na křemíku.“

Vyšší rychlost a nižší ceny„Jeto významný krok směrem k vytvoření optických zařízení, která přenášejí data uvnitř počítače rychlostí světla,“ řekl Patrick Gelsinger, viceprezident a technologický ředitel společnosti Intel.

„Je to přesně takový typ průlomu, který postupem času zasáhne celé odvětví a umožní vyvinout nová zařízení a aplikace. Mohl by zvýšit rychlost internetu, umožnit výrobu mnohem výkonnějších počítačů a zařízení, která vyžadují vysokou datovou propustnost, např.

displejů s mimořádně vysokým rozlišením nebo systémů vizuálního rozpoznávání.“ Pro výrobu komerčních optických zařízení se totiž zatím používají převážně drahé a poměrně exotické materiály, které vyžadují složité výrobní postupy.

To omezuje jejich uplatnění pouze na zvláštní trhy, jako jsou rozlehlé sítě a telekomunikace.

Budoucnost?Vědci se domnívají, že v budoucnosti se jim podaří tuto technologii škálo vat na 10 GHz i více. Jediný fotonický spoj může přenášet několik datových kanálů najednou a stejnou rychlostí, protože pro každý kanál použije jinou barvu světla podobně, jako se rádiem přenáší několik rádiových stanic nebo po kabelové televizi stovky kanálů.

Navíc kabely z optických vláken jsou imunní vůči elektromagnetickým interferencím a přeslechům, které komplikují výrobu vysokorychlostních měděných spojů.

KŘEMÍK A MYKřemík je nejvíce využívaným materiálem k výrobě polovodičů v současné mikroelektronice, ale lze jej detekovat i v lidském těle. Zde jej však můžeme nalézt pouze ve stopovém množství. Úloha křemíku v našich buňkách je od úlohy v tranzistoru v mnohém odlišná, nicméně stejně nezastupitelná.

Křemík je nezbytnou součástí mnoha enzymů – bílkovin řídících chemické reakce ve našem těle. Podílí se tak zejména na tvorbě pojivové tkáně – kůže, nehtů, vlasů, kterým dodává pevnost a pružnost. Má vliv na pevnost našich kostí, a to především díky zvyšováním obsahu vápníku.

Křemík získáváme z potravy ve formě kře-mičitanů (solí křemíku). Ty jsou obsaženy především v minerálních vodách, v pivu, kuřecí kůži, celozrnných potravinách a kořenové zelenině. Při dlouhodobém nedostatečném příjmu křemíku můžete pozorovat zvýšenou lomivost nehtů a vlasů.

Nadměrně vysoký příjem křemíku může však vést ke vzniku močových kamenů.

Autor: Marek Zouzalík
Rubriky:  Elektronika
Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce

Související články

Na cesty vyrážím zásadně s mobilem a zápisníkem, říká reálný „Indiana Jones“

Na cesty vyrážím zásadně s mobilem a...

Právem bývá nazýván Indiana Jonesem skutečného života. Rodák z...
Blíží se záchrana gibonů hainanských?

Blíží se záchrana gibonů...

Zřejmě tím vůbec nejohroženějším primátem na světě je gibon hainanský...
Nízká úroveň ozonu může zvyšovat riziko vzniku šedého zákalu

Nízká úroveň ozonu může zvyšovat...

Ozonová vrstva nad Arktidou v současnosti dosahuje 205 Dobsonových jednotek, což je...
Agresivní opice ukradly v Indii vzorky krve s koronavirem

Agresivní opice ukradly v Indii...

Zní to jako začátek katastrofického filmu, na jehož konci planetu...
Bezpečnostní rám z VUT automaticky pozná, zda má pracovník správné ochranné vybavení

Bezpečnostní rám z VUT automaticky...

Přilba, rukavice, bezpečnostní postroj a zaměstnanec po schválení systémem...
Připomínka českého hrdinství

Připomínka českého hrdinství

Dnes je tomu přesně 78 let, co byl uskutečněn známý atentát na Reinharda...
Včera, dnes a zítra: Roztroušená skleróza

Včera, dnes a zítra: Roztroušená...

Roztroušená skleróza je chronické autoimunitní onemocnění, které zasahuje centrální...
Českobudějovičtí parazitologové otestovali vakcínu proti lymské borelióze

Českobudějovičtí parazitologové...

Na světě již existuje látka, z níž by se mohla vyrábět vakcína proti lymské...
Sex jako těžká dřina

Sex jako těžká dřina

Některé australské či oceánské kmeny dodnes nevěří, že mezi pohlavním stykem a...
Cesta do vesmíru je opět volná

Cesta do vesmíru je opět volná

Od 11. 5. do konce srpna tohoto roku mohou zájemci opět navštívit největší...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Nápad, který nikdo nechce. Co netušíte o bublinkové folii?

Nápad, který nikdo nechce. Co...

„Ne, to se mi moc nelíbí,“ převrací designér v rukou podivný...
Okultismus ve službách politiky: Chtěl astrolog Jan Kefer zničit Hitlera pomocí černé magie?

Okultismus ve službách politiky:...

„Děkuji vám, ale raději ne. Mám svůj plán,“ odmítne zdvořile prezident...
Dostal papež Julius II. pohlavní nemoc jako trest za nemravný život?

Dostal papež Julius II. pohlavní...

Všichni dobré vědí, že i duchovní jsou lidé z masa a kostí. Proto není divu,...
Památka v pohybu: Cestující maják Rubjerg Knude

Památka v pohybu: Cestující...

Na severním pobřeží Dánska stojí už celých 120 let. Mezi turisty je i...
Úžasný bodlák: Co dokáže ostropestřec mariánský?

Úžasný bodlák: Co dokáže...

Může léčit játra, pomáhat při cukrovce, zpomalovat stárnutí mozku a s ním...
Na popravu lupiče Jana Jiřího Grasela se přišla podívat celá Vídeň

Na popravu lupiče Jana Jiřího Grasela...

Jan Jiří Grasel se plíží s rasovským pytlem krajinou. Rasové, kteří měli za úkol odklízet všechno pošlé a...
Archeologové odkryli neznámý mayský palác. Vysvětlí tajemství záhadného úpadku Mayů?

Archeologové odkryli neznámý mayský...

Mayská civilizace vznikla několik tisíciletí před naším letopočtem. Vrcholu...
Den, kdy zahynuli dinosauři

Den, kdy zahynuli dinosauři

V dnešní době už si zřejmě neumíme představit, že by...
Konec dynastie Arpádovců: Otrávila uherského krále Ondřeje III. vlastní šlechta?

Konec dynastie Arpádovců: Otrávila...

„Král Ondřej zemřel. Někdo mu podal jed,“ šeptají si drbny na uherském dvoře roku 1301....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.