新型光学材料打破数据转换的障碍权衡

特拉维夫大学的研究人员通过研究光与物质的相互作用，开发出了新型光学材料，此非线性超材料有望用于未来通信芯片的制造，将开启打破数据转换的障碍的大门。

从计算机，平板电脑和智能到汽车，家庭和公共交通，我们的世界一天天的变得更加数字连接化，而支持大量数据交换所必需的技术就显得至关重要。这就是为什么科学家和工程师们专心致力于开发更快的计算单元，以支持更大量的数据传输和数据处理。

特拉维夫大学发表了一项关于自然电子光学的新研究。研究人员发现，新的光学材料可以作为未来超高速光学计算单元的“螺母”和“螺栓”。该研究由Tal Ellenbogen博士带头，并由小组成员Nadav Segal，Shay Keren-Zur，和Netta Hendler进行操作，所有的成员都来自TAU大学电气工程的物理电子学系和TAU的纳米科学和技术中心。他们发现，这些“非线性超材料”具有在自然界中尚未被发现的奇特物理性能，可能的应用之一是制作光学计算单元的构件。这将使各大公司，如IBM和英特尔的核心技术从电子计算跃进到光学计算。

Ellenbogen博士在他TAU实验室里研究了光和物质在纳米水平上的相互作用，以此来探索潜在的物理机制，继而用来开发新的光学和电光学元件。“在过去的15年里，由于光学超材料有趣的和罕见的性质，我们已经对它们进行了研究。” Ellenbogen博士说道，“我们的工作表明，倘若加以适当的设计，它们也可以用于开发新型有源光学部件，这对于以超高速光学为基础的计算机芯片的制造是非常关键的。”

总部各部门、系统各企业认真贯彻落实集团公司工作会议精神 光与物质

在天然材料中，光与物质的相互作用是由材料的化学组成决定的。但是，在新型光学材料中，通过建立精细的纳米结构，可以控制此相互作用以及观察到新的光学现象。当相互作用的强度不与光场的强度成正比时，非线性光学效应便介入，这些效应可以用来制造有源光学器件。

从电子学到光子学

我们有时称这些人造光学材料为光学超材料，称纳米级构件为“光学超原子”。“未来通信系统上的芯片，预计将从仅仅依靠电子学改变为依靠光子学——也就是依靠光的性质和机制，或者称为电光混合系统。”Ellenbogen博士说，“这些通信系统上的光子芯片将由有源非线性纳米光学元件组成。我们的研究打开了将非线性超材料作为未来通信芯片的有源纳米级元件的大门。”

Ellenbogen博士说：“通过在光学上综合两个学科—超材料和非线性光子晶体—我们正在打开通往构建基于超材料的有源非线性设备和新的基础性研究的大门。”目前研究人员正在研究如何通过使用多层超材料结构和试验不用超材料构件来使非线性相互作用更有效。

本文由材料人编译团队华南分组整理

素材：赵慧杰 翻译：杜明徽 校对：吴江 审核：任丹丹