На крупном масштабе передача данных при свете долго становилась обычным делом: кабели Стекловолокна как легкие волноводы передают телефон и интернет-сигналы, например. Для использования преимуществ света, т.е. скорости и энергоэффективности, также в мелком масштабе компьютерных микросхем, исследователи КОМПЛЕКТА сделали важный шаг от фундаментального исследования к применению. Интеграцией самых маленьких углеродных нанотрубок в наноструктурированный волновод они развивали компактный миниатюризированный переключающийся элемент, который преобразовывает электрические сигналы в ясно определенные оптические сигналы.
«Наноструктуры действуют как фотонный кристалл и допускают настройку свойств света от углеродной нанотрубки», объясняют Феликс Пятков и Валентин Футтерлинг, первые авторы исследования Института КОМПЛЕКТА Нанотехнологий. «Таким образом мы можем произвести узкополосный свет в желаемом цвете на чипе». Обработка волновода точно определяет длину волны, в которой пропущен свет. Гравюрами, используя литографию электронного луча, волноводам нескольких микрометров в длине предоставляют самые прекрасные впадины нескольких миллимикронов в размере. Они определяют оптические свойства волновода.
Получающиеся фотонные кристаллы отражают свет в определенных цветах, явление, наблюдаемое по своей природе относительно по-видимому красочных крыльев бабочки.Как новые источники света, углеродные нанотрубки приблизительно 1 микрометра в длине и 1 миллимикрона в диаметре помещены на металлические контакты в поперечном направлении к волноводу.
В КОМПЛЕКТЕ был развит процесс, посредством которого нанотрубки могут быть объединены определенно в очень сложные структуры. Исследователи применили метод диэлектрофореза для смещения углеродных нанотрубок из решения и их расположения вертикально к волноводу. Этот способ отделить частицы, используя неоднородные электрические поля первоначально использовался в биологии и высоко подходит вносить наноизмеренные объекты на материалах перевозчика. Углеродные нанотрубки объединялись в акт волновода как маленький источник света.
Когда электрическое напряжение применено, они производят фотоны.Компактный конвертер электричества/светового сигнала, представленный теперь, отвечает требованиям следующего поколения компьютеров, которые объединяют электронные компоненты с нанофотонными волноводами. Конвертер сигнала связывает свет почти так же сильно как лазер и отвечает на переменные сигналы с высокой скоростью. Уже теперь оптикоэлектронные компоненты, развитые исследователями, могут использоваться, чтобы произвести световые сигналы в частотном диапазоне гигагерца от электрических сигналов.
Среди ведущих исследователей, вовлеченных в проект, был Ральф Крапк, который проводит исследование в Институте КОМПЛЕКТА Нанотехнологий и в Институте Материаловедения о Дармштадте TU, Вольфрам Х.П. Пернайс, который двинулся от КОМПЛЕКТА до Университета Мюнстера один год назад, и Манфреда М. Кэйппса, Института Физической Химии и Института Нанотехнологий КОМПЛЕКТА. Проект финансировался Наукой и техникой Наносистем (STN) программа Ассоциации Гельмгольца. Это нацелено на учащиеся наносистемы уникальной функциональности и потенциал материалов нескольких миллимикронов в структурном размере.
Volkswagen Foundation финансировал положение аспиранта для научно-исследовательской работы. Кроме того, проект был поддержан платформой Karlsruhe Nano Micro Facility (KNMF).