Täysin optiset nanomittakaavan logiikkakomponentit ovat erittäin haluttuja eri sovelluksille, koska valo voi mahdollistaa loogisten toimintojen suorittamisen erittäin nopeasti ilman lämpöä ja ylikuulumista. Aalto-yliopiston tutkijat ovatkin äskettäin rakentaneet täysin optiset logiikkaportit. Niiden valmistusmenetelmä on aiempia toteutuksia edullisempi.
Tutkijoiden rakenne muodostuu poikittain olevista InP- ja AlGaAs-nanolankojen verkoista. Erikoisen yksiulotteisen rakenteensa ansiosta nanolangat toimivat kuten nanokokoiset valoantennit.
- Yksiulotteisuus ja nanolankojen poikittainen rakenne ovat avainasemassa: niiden ansiosta tulevan valon tila vaikuttaa siihen, onko se vuorovaikutuksessa indium-fosfidin vai alumiini-gallium-arsedin kanssa, toteavat tutkijat.
Se kumman nanolangan kanssa valon reagoi, riippuu valon tilasta eli polarisaatiosta ja aallonpituudesta. Koska eri materiaalit reagoivat valoon eri tavoilla, uloslähtevän valon tilaa eli loogisen piirin ulostuloa pystytään vaihtamaan rakenteeseen osuvan valon polarisaatiotilaa ja aallonpituutta muuttamalla.
Näin muodostuneet verkot voivat suorittaa erilaisia logiikkatoimintoja, kuten AND-, OR-, NAND- ja NOR-binäärilogiikkatoimintoja.
National Standards and Technology -instituutin (NIST) tutkijat ovat puolestaan tehneet piisirun, joka jakaa optisia signaaleja täsmälleen pienen aivojen kaltaisen neuroverkon yli.
Heidän kehittämä kolmiulotteinen rakenne mahdollistaa kompleksiset reititysmenetelmät, jotka ovat välttämättömiä aivojen matkimiseksi.
NIST-sirun kolmiulotteinen (3D) -rakenne mahdollistaa monimutkaiset reititysmenetelmät, jotka ovat välttämättömiä neurojärjestelmien matkimiseksi. Lisäksi tähän suunnitelmaan voidaan helposti laajentaa lisää aaltoputkien kerroksia haluttaessa monimutkaisempia verkkoja.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 9.8.2018
