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
reklama

Související články

Muž, či žena?

Archeologický tým objevil ve Statenicích u Prahy hrob s lidskými pozůstatky z...

Zbořme mýtus MP3, můžete mít víc

Máme pocit, že mezi většinovým vzorkem populace se stále udržuje mýtus,...

Kanaďanka se probudila vedle...

„Nikdy v životě jsem se tak nebála,“ řekla Ruth Hamiltonová poté, co se v její...

Když si kráva odskočí: Vyměšováním...

Cesta od telete k mléku a steaku je velmi dlouhá a nákladná – a zatěžující...

Osteoporóza přichází nenápadně

Denzitometrie neboli měření hustoty minerálů v kostech je jedním z...

Využití virtuální reality pro...

Unikátní systém, kombinující využití virtuální reality a výcvikové haly o...

Výzkum mozku vede k rychlejšímu...

Ford spolupracuje na novém výzkumu mozkové činnosti, který by ve výsledku mohl vést k...

Když tetřívci „pšoukají“

Akustická individualita může hrát v období páření u mnoha ptáků velkou roli....

Elektrický mozkový implantát...

Jako ohromující neurovědecký pokrok označují výzkumníci novou metodu léčby...

Ochutnáme jahody a maliny bez virů?

Jaké viry jahodám a malinám škodí? Jakým způsobem je před nimi chránit,...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Lidový svátek: Chtěl císař Josef II. sebrat lidem posvícení?

Lidový svátek: Chtěl císař Josef...

„Vezměte koště a alespoň zameťte, holoto líná,“ napomíná hospodyně...
Analýzy DNA našich předků: Potomci Velkomoravanů žijí mezi námi, slovanské kořeny má jenom třetina Čechů

Analýzy DNA našich předků: Potomci...

Průzkumy DNA, které pátrají po potomcích velkomoravských velmožů i...
Jedno jméno nestačí! Proč máme příjmení?

Jedno jméno nestačí! Proč máme...

Křestních jmen je málo. Abychom se v tom ohromném počtu lidí na Zemi...
Oslavy tradičního svátku: Prozradily svatého Martina husy?

Oslavy tradičního svátku:...

Muž v jednoduché mnišské kutně vleze do hospodářského stavení plného opeřenců. „Snad mne...
Pyrit, zlato hlupáků: Naletí mu i anglická královna!

Pyrit, zlato hlupáků: Naletí mu i...

Není všechno zlato, co se třpytí. Ví to i anglický cestovatel...
Otec kolečkových bruslí si na nich utrhl ostudu

Otec kolečkových bruslí si na...

„Je vyšší, než obvykle,“ podivují se hosté na maškarním plese, když se tu...
Kníže Spytihněv II. udělal ze svého bratra sluhu

Kníže Spytihněv II. udělal ze...

Komora, stáj, stůl a číše tvoří v 11. století součást života přemyslovské curie, tedy...
Nápoj pro zahřátí: Vikingové se bránili lezavé zimě popíjením obdoby grogu

Nápoj pro zahřátí: Vikingové se...

„Je mi zima, “ drkotá zuby mladý Viking Erik. „Napij se, nápoj bohů tě...
Auto s pásy a lyžemi. Ruský car nejspíš vlastnil první terénní vůz na světě

Auto s pásy a lyžemi. Ruský car...

Kodrcání na koňském hřbetu patří do staré doby. Cara Mikuláše II. jeho poddaní...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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