In einer Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern aus Physik und Chemie der Universität Bayreuth sowie der Physikalischen Chemie der Universität Melbourne ist es nun gelungen, optisch schaltbare photonische Einheiten zu realisieren, die eine präzise Adressierung einzelner Einheiten ermöglichen. Damit wird es möglich, binäre Informationen zuverlässig optisch zu speichern und auszulesen.
Sie berichten dazu im Journal Fortschrittliche optische Materialien.
Elektronische Geräte auf Basis von Mikrochips, also integrierten Schaltkreisen, zählen zu den bedeutendsten Erfindungen des letzten Jahrhunderts und ihr Einfluss auf das tägliche Leben ist allgegenwärtig. Sie bilden die Grundlage für Computer und moderne Telekommunikation.
Die zugrundeliegenden Schaltkreise sind ein komplexes, vernetztes System von Logikgattern, die binäre Eingangs- und Ausgangssignale erzeugen, die von Elektronen als Signalträger gesteuert werden. Ein lang gehegter Traum ist es, Logikgatter zu entwickeln, bei denen die Signalübertragung nicht mit Elektronen, sondern mit Photonen erfolgt.
In einer internationalen Zusammenarbeit haben Wissenschaftler aus Bayreuth und Australien nun einen ersten Schritt in diese Richtung unternommen.
Gemeinsam haben ein Team aus Bayreuther Kollegen, Prof. Dr. Jürgen Köhler und Prof. Dr. Mukundan Thelakkat (Applied Functional Polymers Group), Prof. Paul Mulvaney von der University of Melbourne und den Nachwuchswissenschaftlern Dr. Heyou Zhang, Michael Philipp und Dr. Pankaj Dharpure die Grundlagen für die rein optische Verarbeitung von Informationen demonstriert.
Sie konnten Hunderte von rein optischen Lese-, Schreib- und Löschzyklen auf einem Gitter aus mikrostrukturierten Polymerkugeln durchführen, wobei die Buchstaben des Alphabets nacheinander an derselben Stelle einer mikrostrukturierten Anordnung geschrieben wurden.
Licht bietet mehr Möglichkeiten zum Multiplexen als Elektronen. „Bei Licht kann man neben der Signalstärke (Anzahl der Photonen) auch die Wellenlänge (Farbe oder Frequenz) oder die Polarisation (Schwingungsrichtung) zur Signalunterscheidung nutzen“, erklärt Prof. Dr. Jürgen Köhler, Lehrstuhlinhaber für Spektroskopie weicher Materie an der Universität Bayreuth.
In sehr ferner Zukunft könnte dies eines Tages die Grundlage für neue photonische Logikgatter und Mikrochips bilden.
Weitere Informationen:
Heyou Zhang et al., Rein optischer, reversibler Lese-Schreib-Lösch-Zyklus unter Verwendung photoschaltbarer Perlen in mikrostrukturierten Arrays, Fortschrittliche optische Materialien (2024). DOI: 10.1002/adom.202401029