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 výsledky
To, 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 MY
Křemík 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.

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

Související články

Výkonnější baterie pro hybridy a mobilní telefony

Výkonnější baterie pro hybridy a...

Revoluční baterie budou mít větší kapacitu i bezpečnost. To znamená, že...
Formule E a revoluční technologie se objevily v Praze

Formule E a revoluční...

Od čtvrtka do dnešního dne probíhá již druhý ročník Future Port Prague...
Jak zabránit zneužití dat při ztrátě nebo odcizení telefonu či tabletu?

Jak zabránit zneužití dat při...

Letní období, tedy čas dovolených a cestování, je spojeno i s větším rizikem odcizení...
Objeví se robohmyz při záchranných operacích?

Objeví se robohmyz při...

Drony nejsou nic výjimečného, ale co takový robotický hmyz? Americká...
Čeští vědci zdokonalili napájení smart textilií

Čeští vědci zdokonalili napájení...

Doba, kdy se nebudeme muset vláčet s mobilními telefony, tablety ani jinými...
První přenos mluveného slova: Made in Slovakia

První přenos mluveného slova:...

„Zkuste to bez drátů, milý Marconi!“ volá z balónu na italského vynálezce...
I esemesky již mají svou historii

I esemesky již mají svou historii

Za historicky první SMS (Short Message Servise – krátká textová zpráva) zprávu...
Festival Future Port Prague se uskutečnil v Holešovicích

Festival Future Port Prague se...

Ve čtvrtek 7. září se v prostorách Pražské tržnice v okolí SaSaZu...
1000x tenčí než lidský vlas, takový je nejtenčí holografický materiál

1000x tenčí než lidský vlas, takový...

Zajímavý kousek se podařil vědcům. Ti vyvinuli nejtenčí holografický materiál na...
Baterie s tekutým elektrolytem funguje i jako chladič

Baterie s tekutým elektrolytem...

S rostoucím výkonem procesorů stoupá i množství odpadního tepla, které...

Nenechte si ujít další zajímavé články

DS 7 Crossback: V čem je unikátní?

DS 7 Crossback: V čem je unikátní?

Budoucnost se zdá být božská. Novým ambsadorem celé...
Krimi z Anglie: Lidská hyena bere střechy nad hlavou

Krimi z Anglie: Lidská hyena bere...

Píše se květen roku 2017 a soudní síň Nejvyššího soudu v Glasgow...
Dohodil Václavovi II. správce země jeho tchán?

Dohodil Václavovi II. správce...

Arnold z Bamberku ví, jaké jsou poměry na českém královském dvoře. Nic si nedělá...
První pramyš žila před 20 miliony lety

První pramyš žila před 20...

Českým vědcům z Ústavu biologie obratlovců AV ČR se ve spolupráci...
Duchové v mobilní aplikaci? V Kolumbii je neberou na lehkou váhu

Duchové v mobilní aplikaci? V...

Kde všude se mohou ukrývat duchové? Podle některých lidí se neposedné...
Dívka jménem Genie: Otec ji věznil v drátěné kleci

Dívka jménem Genie: Otec ji věznil...

Když bylo Genie (*1957) 20 měsíců, otec Clark Wiley ji zavřel v...
Vražedné karaoke: Zpívání a mučení v jednom!

Vražedné karaoke: Zpívání a...

Stačí vydržet pár minut nepřetržitě zpívat a 10 000 dolarů máte doslova v kapse....
Naletěli čeští osadníci z Banátu mazanému obchodníkovi?

Naletěli čeští osadníci z Banátu...

„Hloupě jsme naletěli. Měli jsme zůstat doma,“ vyčítá unavená žena...
Záhadná ʻOumuamua? Pravděpodobně jen malá a lesklá kometa

Záhadná ʻOumuamua? Pravděpodobně...

Kolem objektu s havajským jménem 1I/ʻOumuamua se vyrojilo tolik hypotéz, až z toho...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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