Команда исследователей Йельского университета (Yale University) открыла отталкивающую силу света, которая может использоваться для управления компонентами на кремниевых микрочипах, показывая, что будущие наноустройства будут управляться скорее при помощи света, а не электричества.

Эта команда ранее открыла притягивающую силу света и показала, как это может использоваться для управления узлами полупроводниковых электрической систем, крошечными механическими переключателями на чипе. На этот раз ученые открыли комплементарную ей отталкивающую силу. Исследователи обосновали на теоретическом уровне существование этих сил еще в 2005 году, но до последнего времени отсутствовали практические подтверждения.

При этом притягивающая и отталкивающая световые силы отличаются от силы, создаваемой световым давлением излучения, которая воздействует на объект при его освещении. Вместо этого притягивание или отталкивание осуществляется в направлении, перпендикулярном распространению света. Первоначально инженеры использовали притягивающую силу для переключения узлов на кремниевом чипе в одном направлении для включения выключателя, но не могли заставить его двигаться в обратном направлении. Используя обе силы, они смогут получить полный контроль над переключателем. "Это дополняет общую картину", — говорит Хонг Танг (Hong Tang), руководитель исследования. "Мы показали, что, на самом деле, существует биполярная световая сила с двумя компонентами, которые поддаются настройке и управлению".

Для того, чтобы создать отталкивающую силу на кремниевом чипе, команда расщепила инфракрасный пучок на два отдельных луча и заставила каждый из них двигаться по волноводам разной длины. В результате два световых луча оказались в противофазе друг другу, создав отталкивающую силу, интенсивность которой зависит от величины сдвига. "Мы можем контролировать, каким образом лучи будут взаимодействовать", — говорит Мо Ли (Mo Li) из группы Танга. "Но это невозможно в свободном пространстве, это осуществимо только, когда свет ограничен нановолноводами, которые расположены вплотную один к другому на чипе".

"Световая сила вызывает интерес, поскольку она действует противоположным заряженным объектам образом", — утверждает другой участник этого исследования Вольфрам Пэрнис (Wolfram Pernice). "Противоположные заряды притягиваются, в то время как сдвинутые по фазе лучи отталкиваются". Однажды эти световые силы позволят контролировать телекоммуникационные устройства, что потребует гораздо меньших затрат энергии, причем такие устройства будут работать заметно быстрее сегодняшних аналогов, считают исследователи. Дополнительным преимуществом использования света вместо электричества является тот факт, что свет может проходить через цепь практически без помех в сигнале, и это устраняет необходимость закладывания большого числа электрических кабелей.

Исследование было проведено при поддержке Управления перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ (Defense Advanced Research Projects Agency) США и Национального научного фонда (National Science Foundation).