美国华盛顿特区美国海洋研究实验室和加拿大艾伯塔大学的研究人员们已经研究出一种在很小的象晶体管一样的设备中利用磁力来控制光的新方法。这项研究成果可能会让手机光学芯片和光通信行业向更快、更小和更高效的方向迈进一大步。
这项技术进步结合了两个初期研究领域的结果。在表面等离子体光子学领域，研究人员们正在研究让光沿着很细的金属线传导的新方法，如果研制成功，就可以加快芯片上的不同设备之间的通信速度。另一个领域是自旋电子学领域，主要研究内容是控制电子的自旋特性。在过去的几年里，通过自旋电子学的研究已经开发出了超高密存储的硬盘。现在，海洋实验室和艾伯塔大学的研究人员们已经证明可以利用磁场来控制电子自旋，他们可以开启和关闭通过金属线传导的光。
这种开启关闭光的开关可以被应用于信息处理行业，包括在光通信领域传导红外线或者因低频电磁波而改变，在手机中处理无线电信号等。海洋研究实验室的研究员MarkJohnson说，与传统方法相比，这项研究成果可能会提高处理速度，减少功耗。他说，实际上它最终可能会用一个基于光的芯片来替换掉多个专用芯片，那种基于光的新芯片可以根据指令来重新设置以便完成不同类型的各种任务，节省空间和金钱。由于开光不需要持续供电，只要停留在相应的位置即可，因此它还可以降低功耗。
研究人员们在微小的钴粒子周围覆盖了一层极薄的金。当他们将那些钴粒子暴露在一种频率接近于可见光的电磁辐射场中时，射线就变成了另一种被称为表面等离子体光子波的形式，那种波可以穿透钴粒子。虽然那种辐射波会因为粒子中的阻力而稍微变弱一些，但是它们仍然会重新放射出去。研究人员们发现，如果他们将粒子暴露在磁场中，粒子的阻力就会显著增加，禁止辐射波从磁化粒子中放射出来。如果换用振荡磁场，效果就会相反。振荡磁场会改变电子自旋的方向，消去粒子中的磁性。
研究人员们已经展示了这种现象，他们下一步的计划是研制出一种可以作为芯片中的开关的设备。现在，他们在用粒子进行实验，因为粒子比较便于进行实验，但是在实际设备研究过程中，他们必须使用金属薄膜以便利用照相平印术来生产电路。他们还需要研究出一种切换光开关状态的新技术。Johnson说：“这确实是一个困难，但是我们认为总有办法可以解决它。”
斯坦福大学物理学、应用物理学和电机工程学教授ShouchengZhang说，另一个难题是与磁场合作来控制高度密集封装的各种设备，在那些设备中，各种磁场靠得太近就会引起相互干扰的问题。Zhang说：“这是一个很有趣的物理课题，现在还很难确定它的商业价值。但是它绝对是一种值得研究的事物。”（三张）
本文来源：网易科技报道
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王晓易_NE0011
