德研發出世界首個表面等離激元電路

　　如何在納米尺寸的集成芯片上實現像操縱電子一樣來操控光子是光電子技術未來發展的關鍵。德國維爾茨堡大學的物理學家近日成功研發出世界首個表面等離激元電路，在可能取代“集成電路”的新一代信息技術領域取得進展。

　　在計算機技術領域，多年前就不再提高經典處理器的時鐘頻率，增加計算能力只能通過應用多個處理器內核這樣的方式來實現。因此科學家一直在尋找新的策略，這其中使用光子工作的光學轉換電路似乎很有前途，因為它們可能適用于量子計算機之間的數據傳輸。這樣超快的計算機現在還沒有，但在全球范圍內都在研究如何實現它。

　　現在，這種光學電路的一個基本步驟已經被德國維爾茨堡大學的貝爾特·赫希特教授和托比亞斯·布里克斯納教授的團隊實現。他們成功將光信號通過天線注入波導管，然后傳輸至另一端經第二個天線再輸出。

　　這是世界上第一個簡單的表面等離激元電路。它由一個約200納米長的天線構成，可以高效捕捉自由光子，并把它轉換成等離激元震蕩。光天線連接著2根長約3微米、彼此平行的細金線，這樣載波可用雙定義的模式傳播。將來利用該現象可以控制等離激元的運動方向，而這用電子是不可能實現的。

　　電路中的光子不是自由釋放的，而是一定條件下在高導電金屬例如金的表面產生的受控光子。在那里，入射光可產生等離激元電子振蕩，通過波導管傳輸到另一個位置后又重新激發出光。這樣的表面等離激元行為看起來就像在釋放光子一樣，不過現在還只能局限在非常小的空間中。

　　該研究的特別之處在于：成功地在微小結構中進行光信號的傳輸，天線和波導管尺寸僅為幾百納米，因此這一方法可以集成到當今的微電子中，在這么小的尺寸下人們通常無法處理光子。赫希特說：“它們很難被強行進入狹小的空間。因此，直到現在要將光子技術和常用的芯片技術結合還是很困難。”

　　從物理學角度來看，新研究還只是在實現完整的光學電路上邁出了一小步，但他們的研究結果提供了一個基礎，未來等離波導將成為一個非常激動人心的研究領域。

　　總編輯圈點

　　人們用玻璃纖維傳遞光子，已經幾十年了，如果類似的通信辦法在集成電路里實現，金屬導線將失去根據地，我們也能用上更快卻不發熱的CPU。但至今科學家沒找到合適的技術方案。在毫微之間移動光子，可不像筷子夾鵪鶉蛋那么容易。這次德國人結合了波導管和天線，讓光子可在幾百納米的“橋”上暢通不誤。雖是一小步，卻是向未知方向的邁進。在其啟發下，光子電路研發會有更多樣化的探索。