研究人员发现用于光学计算机的材料对光非常敏感

ITMO研究人员发现了一种对光超敏感的材料。此外，他们能够确定一个参数，这将有助于找到其他具有高折射率的结构。这一发现将使我们更进一步地开发用于光学计算机的紧凑高效的元件-激光，芯片和传感器。这项研究发表在纳米光子学上。

每年，对功能更强大和更先进的计算机的需求都在增长。但是，传统电子的问题在于电子在电子中起主要作用。在任何有电流流过的结构中，都有过热的风险，这对计算元素的最小大小产生了根本的限制。该问题的解决方案在于光学计算机，该计算机将处理与电子相反的，不加热的光子运动所传输的信息。

“当电子机器的任何进一步现代化都无法提高效率时，我们将很快达到极限。要开始使用光学计算机，我们必须制造尺寸可比的芯片和激光器。我们需要具有高折射率的材料可以开发出纳米级的光学元件。折射率可以告诉我们结构对光的反应如何。如果它与光的相互作用较弱，则该装置将相应地工作。” ITMO物理与工程学院的学生Anton Shubnic解释说。 。

没有很多材料对光高度敏感。其中之一是折光系数为4的硅(Si)。尚无已知材料在可见光范围内具有较高的折光系数。而且，研究人员承认，人们在哪里可以找到他们还不清楚。经过大量的数学计算，ITMO大学的物理学家能够确定一个参数，该参数可以指出在进行物理实验或进行复杂的计算建模之前，光将以多快的速度穿过半导体。该参数取决于材料的电子特性：带隙和电子的有效质量。

“我们将注意力集中在半导体上。这些材料具有带隙，这是大多数材料中已知的并且经常使用。在光学中，带隙决定了材料保持透明的最大波长。第二个参数是电子的有效质量。当电子与材料中的其他粒子相互作用后，电子将以与原始质量不同的质量充当粒子。” ITMO大学介观系统光过程国际实验室负责人Ivan Iorsh解释说。

带隙是电子在某种材料中无法拥有的能量范围。如果光子的能量小于带隙，则光可以在材料中传播，如果光子的能量更大，则光将被吸收。在光学中，带隙决定了材料保持透明的最大波长。对于许多材料来说，此参数是已知的，并且已被积极使用。第二个参数是电子的有效质量。当与材料中的其他粒子相互作用时，电子将像它们具有与原始质量不同的质量那样起作用。这种新质量称为有效质量。

理论模型表明，这两个参数之间的比率越高，折射率应该越高。首先，研究人员在已知材料(例如硅)上检验了他们的假设，然后转向研究较少的材料。结果，他们发现了硒化dis(ReSe 2)，一种非常有前途的光学元件材料。事实证明，ReSe 2在可见光范围内的折射率为6.5至7，明显高于硅。

现在，研究人员正计划在开放的材料电子特性数据库中进行全球搜索，以找到其他以前被光学专家忽略的高折光系数物质。

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