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

Čeští vysokoškoláci jezdí na placenou praxi do Bentley, Audi a Porsche

Čeští vysokoškoláci jezdí na...

ŠKODA AUTO Vysoká škola je v naší novodobé historii jediná škola...
Digitální revoluce v zemědělství

Digitální revoluce v zemědělství

Autonomní systémy, programy pro digitální řízení farem, bezpilotní prostředky (drony) a...
Jak navrhnout lžičku…

Jak navrhnout lžičku…

S Průmyslem 4.0 vstoupí do našich životů nová kvalita, ale také mnoho změn....
LAMAX Sounder2: Bomba hudebního světa

LAMAX Sounder2: Bomba hudebního...

Píšete nám různé dopisy. Mezi ně patří i dotazy na testy hodinek, aut...
Jak se u nás testují Chytré silnice?

Jak se u nás testují Chytré...

O překážce na silnici víte dřív, než ji uvidíte. Krátce před úsekem,...
Doprava budoucnosti v reálu: Brno je vzorem pro Evropu

Doprava budoucnosti v reálu:...

Jednou bude většina aut komunikovat sama se sebou, s návěstidly, semafory,...
Česko finalizuje unikátní projekt dopravy budoucnosti

Česko finalizuje unikátní...

Představte si Evropu bez dopravních nehod, kdy už nikdo na silnici...
Chytré české nabíječky elektromobilů samy komunikují se sítí

Chytré české nabíječky...

Žďárský DEL během letošního dubna uvedl na trh novou generaci chytrých nabíjecích...
Elektromobily ve službách policie? Jsou stále populárnější…

Elektromobily ve službách policie?...

Ani těch pár negativních zkušeností z posledních měsíců neodradilo některé...
Paříž zaplaví samoobslužné elektrické skútry

Paříž zaplaví samoobslužné...

Poslední dobou je (nejen) u nás stále běžnější kritika elektrokoloběžek Lime,...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Perné chvíle mladého Františka Josefa I.: Zabodnou mu nůž do krku!

Perné chvíle mladého Františka...

Rakouský císař František Josef I. má ve zvyku vydávat se na pravidelné procházky Vídní. Jednu...
Proč má každý svůj svátek?

Proč má každý svůj svátek?

Většina lidí má u nás důvod ke slavení minimálně dvakrát v roce....
S taneční drogou proti PTSS

S taneční drogou proti PTSS

Extáze (MDMA) je uměle připravovaná droga nejčastěji ve formě tabletek či...
Stalo se v květnu: Dobytí Everestu i vynález Rubikovy kostky

Stalo se v květnu: Dobytí...

5. 5. 1841 Žádnej lotr mexickej Dvacet let žaláře. Tak zní rozsudek vrchního...
Bežná gesta, která mají ve světě odlišný význam

Bežná gesta, která mají ve světě...

Gesta společně s mimikou jsou hlavními prostředky neverbální komunikace a...
Boty: Od pravěkých ševců po 3D tisk

Boty: Od pravěkých ševců po 3D tisk

Jsou nedílnou součástí oděvu civilizovaného člověka. Chrání naše dolní...
Barokní paruky doby Ludvíka XIII. se stávaly rejdištěm vší

Barokní paruky doby Ludvíka XIII. se...

V dobách vlády francouzského krále Ludvíka XIII. zažívají boom paruky. Ludvík...
Pokémon: Japonský fenomén, který pobláznil svět

Pokémon: Japonský fenomén, který...

Vysoce inteligentní stvoření, která rozumí lidské řeči. Ve volné přírodě se...
Roztomilá panda: Černými „brýlemi“ vás vyzývá na souboj!

Roztomilá panda: Černými „brýlemi“...

Jedna jako druhá. Medvídek v kontrastních barvách, díky nimž připomíná lupiče....
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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