由印度理工大学主办 信用:Pixabay/CC0公共域 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高折射系数的结构
这一发现将使我们更接近于为光学计算机开发紧凑高效的元件——激光、芯片和传感器
这项研究发表在《纳米光子学》上
每年，对更强大、更先进的计算机的需求都在增长
然而，传统电子的问题在于电子在其中扮演了主要角色
在任何有电流流过的结构中，都有过热的危险，这就对计算元件的最小尺寸造成了根本的限制
这个问题的解决方案在于光学计算机，它可以处理光子运动传递的信息，而光子不是电子，不会发热
“当任何基于电子的机器的进一步现代化都不能使效率得到必要的提高时，我们将很快达到极限
为了开始使用光学计算机，我们必须制造尺寸相当的芯片和激光器
我们需要高折射系数的材料来发展纳米级的光学元件
折射系数告诉我们一个结构对光的反应有多好
ITMO大学物理与工程学院的学生安东·舒布尼克解释说:“如果它与光的相互作用很弱，那么这个装置就会相应地工作。”
对光高度敏感的材料不多
其中之一是硅，其折射系数为4
没有已知的在可见光范围内具有较高折射系数的材料
此外，研究人员承认，还不完全清楚在哪里可以找到它们
经过大量的数学计算，ITMO大学的物理学家们能够在物理实验或复杂的计算建模之前识别出一个参数，这个参数可以指出光通过半导体的速度
这个参数取决于材料的电子性质:它的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，这是大多数材料已知的并且经常使用的
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
“当电子与物质中的其他粒子相互作用时，它们会表现为质量不同于原来质量的粒子，”ITMO大学介观系统光过程国际实验室负责人伊万·约什解释道
带隙是电子在某种材料中不能拥有的能量范围
如果光子的能量小于带隙，那么光可以在材料中传播，如果能量大于带隙，那么光就会被吸收
在光学中，带隙决定了材料保持透明的最大波长
该参数对于许多材料是已知的，并且被积极使用
第二个参数是电子的有效质量
当与物质中的其他粒子相互作用时，电子会表现得好像它们与原来的质量不同
这个新质量被称为有效质量
理论模型表明，这两个参数之间的比值越高，折射系数应该越高
首先，研究人员在硅等已知材料上测试了他们的假设，然后转向研究较少的材料
结果，他们发现了铼二硒化物，一种非常有前途的光学元件材料
结果表明，二氧化锡的折射系数为6
5到7，这明显高于硅的可见光范围
现在，研究人员正计划通过开放的材料电子特性数据库进行全球搜索，以找到以前被光学专家忽略的其他高折射系数物质
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