Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg hat einen ultraschnellen Lichtschalter auf Basis extrem dünner Halbleiterschichten entwickelt und demonstriert. Laut ingenieur.de funktioniert die Nanostruktur aus Silber und Wolframdisulfid (WS?) im Prinzip wie ein optischer Transistor und erreicht Schaltzeiten, die elektronische Bauteile um Größenordnungen unterbieten – etwa 10.000-mal schneller als herkömmliche Transistoren.
Was zunächst wie ein exotisches Materialexperiment anmutet, könnte sich als potenzieller Baustein für die zukünftige Rechentechnik erweisen. Gemeinsam mit Partnern aus Großbritannien, Italien und Berlin wies das Physikteam um Prof. Dr. Christoph Lienau einen Schaltprozess nach, der auf Femtosekunden-Skalen abläuft. Eine Femtosekunde ist das Millionstel einer Milliardstel Sekunde – in dieser extrem kurzen Zeitspanne legt Licht nur wenige Hundert Nanometer zurück.
Die Forscher stellten ihr sogenanntes aktives Metamaterial in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology vor. Ziel war es, die Reflexionseigenschaften eines Materials gezielt und mit ultrakurzen Lichtimpulsen zu verändern – auf Zeitskalen, die bislang kaum erreichbar waren. Im Zentrum steht eine hybride Struktur aus Silber-Nanostrukturen und einer atomar dünnen Schicht des Halbleiters Wolframdisulfid. Diese Kombination lässt sich durch intensive Lichtpulse in einen schnell schaltbaren Spiegel verwandeln.
„Eine Nanostruktur aus Silber und einer extrem dünnen Halbleiterschicht lässt sich in einen schnell schaltbaren Spiegel verwandeln – im Prinzip einen optischen Transistor, der etwa 10.000-mal schneller schaltet als das entsprechende elektronische Bauteil“, erläutert Prof. Dr. Christoph Lienau, Leiter des Projekts an der Universität Oldenburg.
Solche ultraschnellen Lichtschalter eröffnen neue Perspektiven für die optische Datenverarbeitung, bei der Informationen durch Licht statt Elektronen übertragen werden. Dadurch könnte die Datenübertragungsrate drastisch steigen. Auch in Bereichen wie der Chipherstellung, optischen Sensoren oder Quantencomputern sehen die Wissenschaftler interessante Anwendungsmöglichkeiten. Die Ergebnisse basieren auf umfangreichen Experimenten mit ultraschneller Spektroskopie und unterstreichen das Potenzial hybrider plasmonisch-excitonischer Systeme für die All-Optical-Switching-Technologie.
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