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

Úspěch českého SPACE týmu společnosti Atos

Úspěch českého SPACE týmu...

Český SPACE tým společnosti Atos se bude podílet na vývoji testovacího zařízení...
LAMAX Sounder2: Bomba hudebního světa

LAMAX Sounder2: Bomba hudebního...

Píšete nám různé dopisy. Mezi ně patří i dotazy na testy hodinek, aut...
Budoucnost Cadillacu: Bude se létat a jezdit bez řidiče

Budoucnost Cadillacu: Bude se...

„Obyčejnému“ luxusu zvoní umíráček. Americká automobilka...
Rok 2021 a připojení 15 nových jaderných bloků

Rok 2021 a připojení 15 nových...

Celkem 15 nových jaderných bloků o souhrnném instalovaném výkonu přes...
Telemedicína je dobrý sluha, ale špatný pán

Telemedicína je dobrý sluha, ale...

Pandemie koronaviru prohnala české zdravotnictví „urychlovačem“ a definitivně...
Češi a jejich kladivo na fake news

Češi a jejich kladivo na fake news

„Známá byla na testech, nevydržela čekat ve frontě, a šla domů, přesto dostala...
Přinese vlnu změn v lodním průmyslu?

Přinese vlnu změn v lodním...

Člun MAMBO má boky inspirované mořskými vlnami, tvarem připomíná...
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,...
Projekt Crocodile: O bouračce v Česku ví i Bulhar

Projekt Crocodile: O bouračce v...

Ve světě vládne síla informace. A vůbec nejlepší je taková, která je srozumitelná. Staré...
Autonomní robot jako přehlížený spolubojovník: Důvěru vojáků v technologii má obnovit společný výcvik

Autonomní robot jako přehlížený...

Úzké propojení robotiky s armádou má trhlinu. Stroje, které jsou pověřeny...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Dějepis jinak: Proč neexistuje rok nula?

Dějepis jinak: Proč neexistuje...

Co vlastně znamenají zkratky, které někdy píšeme po...
Temné dějiny Vatikánu: Papež mrtvému předchůdci usekne prsty!

Temné dějiny Vatikánu: Papež...

„Náš papež Formosus (asi 816-896) zemřel,“ nese se Římem, „zřejmě ho otrávili!“....
Byl Bush junior nejhorším prezidentem v historii USA?

Byl Bush junior nejhorším...

Syn úspěšného otce, symbol války proti teroru. George W. Bush se pro mnohé zapíše...
Turkmenistán: Brána do pekla hoří již 50 let

Turkmenistán: Brána do pekla hoří...

Turkmenistán je země, která toho cestovatelům nemám moc co nabídnout....
Nejznepokojivější práce? Mimo jiné i umývač oken na nejvyšší budově světa

Nejznepokojivější práce? Mimo jiné i...

Práce je nedílnou součástí života, pracovat musíme...
Řež u Hradce Králové: Staré pořádky skončily, Prusko je hegemonem

Řež u Hradce Králové: Staré...

Píše se 3. červenec roku 1866 a více než dvouměsíční krvavá válka mezi Pruskem a...
Má hlídat dítě, místo toho ho chladnokrevně zabije

Má hlídat dítě, místo toho ho...

Když ráno 29. února roku 2016 opouštějí Vladimír Meščerjakov a Jekatěrina...
Tajné funkce věcí denní potřeby: Na co je modrá část gumy?

Tajné funkce věcí denní potřeby: Na...

Ne ke každé věci, kterou si v obchodě koupíte, existuje návod. Kvůli tomu...
Šáhdžahán I. nechal postavit zesnulé manželce monumentální hrobku

Šáhdžahán I. nechal postavit...

Churram, Akbarův vnuk, který přijme vladařské jméno Šáhdžahán I., se svými...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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