El futuro de la computación es brillante, literalmente.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard John A. Paulson SEAS, en colaboración con investigadores de la Universidad McMaster y la Universidad de Pittsburgh, han desarrollado una nueva plataforma para la computación totalmente óptica, lo que significa que los cálculos se realizan únicamente con haces deligero.
"La mayoría de la computación en este momento utiliza materiales duros como cables de metal, semiconductores y fotodiodos para acoplar la electrónica a la luz", dijo Amos Meeks, un estudiante graduado de SEAS y coautor principal de la investigación. "La idea detrás de todo-ópticola informática consiste en eliminar esos componentes rígidos y controlar la luz con luz. Imagine, por ejemplo, un robot completamente blando, sin circuitos, impulsado por la luz del sol ".
Estas plataformas se basan en los llamados materiales no lineales que cambian su índice de refracción en respuesta a la intensidad de la luz. Cuando la luz brilla a través de estos materiales, el índice de refracción en la trayectoria del haz aumenta, generando su propia luz.de ondas hechas a mano. Actualmente, la mayoría de los materiales no lineales requieren láseres de alta potencia o son cambiados permanentemente por la transmisión de luz.
Aquí, los investigadores desarrollaron un material fundamentalmente nuevo que utiliza la hinchazón reversible y la contracción en un hidrogel con poca potencia láser para cambiar el índice de refracción.
El hidrogel está compuesto por una red de polímeros que se hincha con agua, como una esponja, y una pequeña cantidad de moléculas sensibles a la luz conocidas como espiropirano que es similar a la molécula utilizada para teñir lentes de transición. Cuando se ilumina la luza través del gel, el área debajo de la luz se contrae una pequeña cantidad, concentrando el polímero y cambiando el índice de refracción. Cuando se apaga la luz, el gel vuelve a su estado original.
Cuando se iluminan múltiples haces a través del material, interactúan y se afectan entre sí, incluso a grandes distancias. El haz A podría inhibir el haz B, el haz B podría inhibir el haz A, ambos podrían cancelarse entre sí o ambos podrían pasar -creando una puerta lógica lógica.
"Aunque están separados, los rayos aún se ven y cambian como resultado", dijo Kalaichelvi Saravanamuttu, profesor asociado de Química y Biología Química en McMaster y coautor principal del estudio ". Podemos imaginar, ena largo plazo, diseñando operaciones informáticas utilizando esta capacidad de respuesta inteligente ".
"No solo podemos diseñar materiales fotorrespuesta que cambien de manera reversible sus propiedades ópticas, químicas y físicas en presencia de luz, sino que podemos usar esos cambios para crear canales de luz o haces auto atrapados, que pueden guiar y manipular la luz", dijo el coautor Derek Morim, un estudiante graduado en el laboratorio de Saravanamuttu.
"La ciencia de los materiales está cambiando", dijo Joanna Aizenberg, profesora de ciencia de materiales Amy Smith Berylson en SEAS y coautora principal del estudio. "Los materiales adaptativos autorregulados capaces de optimizar sus propias propiedades en respuesta al reemplazo del medio ambienteanálogos estáticos, energéticamente ineficientes, regulados externamente. Nuestro material reversiblemente sensible que controla la luz a intensidades excepcionalmente pequeñas es otra demostración de esta prometedora revolución tecnológica ".
Esta investigación fue publicada en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias . Fue coautor de Ankita Shastri, Andy Tran, Anna V. Shneidman, Victor V. Yashin, Fariha Mahmood, Anna C. Balazs. Fue apoyado en parte por la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU. Bajo el Premio W911NF-17-1-0351 y por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería, Fundación Canadiense para la Innovación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences . Original escrito por Leah Burrows. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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