|
Moni on varmaan miettinyt millainen tulevaisuuden tietokone on. Nykyään tietokoneiden sisältö koostuu suurimmaksi osaksi elektronisista mikropiireistä, mutta ne ovat kohta tulleet tiensä päähän. Nykyiset mikropiirit on pakattu niin täyteen transistoreja, että niiden tuottamasta lämmöstä on tullut ongelma.
Mitä sitten voisi käyttää jos elektroniset mikropiirit eivät ole vaihtoehtona?Tulevaisuuden lupaavimmista uutuuksista tulee varmaan olemaan optiset mikropiirit. Kuten nimi kertoo, tietoa siirretään valon avulla ja kuten voi olettaa, se olisi paljon nopeampaa kuin sähkön avulla. Optiset piirit eivät myöskään kuumenisi niin paljon kun elektroniset piirit. Fotonikiteisiin perustuvat optiset piirit ovat siirtäneet bittejä 320 gigahertsin taajuudella.
Nykyelektroniikan avainkäsite on niin sanottu kielletty energia vyö. Puolijohteen, kuten piin, kiteiden atomien elektronit ovat järjestäytyneet energiatilansa mukaan valennssivyöksi ja johtavuusvyöksi. Valenssi vyössä elektronit ovat kiinni atomisidoksissa, ja johtavuusvyössä elektronit liikkuvat. Näiden vöiden välissä olevan raon suuruus ratkaisee elektronien käyttäytymisen. Elektronisen piirin toimintoja ohjataan säätelemällä elektronien pääsyä johtavuusvyölle. Tämä tapahtuu lisäämällä ja vähentämällä niiden energiaa ulkoisen jännitteen avulla. Esimerkiksi digitaalinen kytkin, jonka tilat vastaavat bittejä 1 ja 0, avataan nostamalla elektroneja johtavuusvyölle, jotta ne pääsevät kulkemaan voivat läpi. Kun elektronien energiaa vähennetään, energiarako estää niiden kulun ja kytkin sulkeutuu.
Optiset piirit perustuvat fotonikiteisiin. Fotonikiteissä kiellettyvyö on optinen. Tietyt valon aallonpituudet, värit, eivät pääse kulkemaan kiteen läpi. Fotonikiteet koostuvat säännölisesti toistuvista rakenteista, joiden taitekerroin vaihtelee. Taitekerroin ilmaisee, miten helposti valo läpäisee aineen. Mitä suurempi taitekerroin, sitä suurempi osa valosta siitä heijastuu. Fotonikide voi olla kalvo, kuitu tai muu kappale, johon on porattu reikiä. Reikien pitää olla suhteessa valon aallonpituuteen. Näkyvää valoa käytettäessä kokoluokka on 350-700 nanometriä.Kun kiteeseen johdetaan valoa, se joko taittuu tai heijastuu osuessaan reikien seinämien ja ilman rajapintoihin. Heijastuneista ja taittuneista säteistä syntyy monimutkainen kuvio, jossa valoaallot joko vahvistavat tai kumoavat toisiaan. Joten tuloksena syntyy puolijohteen kiellettyä elektronivyötä muistuttava ilmiö, tietynlaiset valoaallot eivät läpäise kidettä.
Optisessa mikrosirussa tarvitaan sekä aktiivisia että passiivisia fotonikiteitä. Passiiviset ohjaavat valoa sisällään, aktiiviset taasen ohjaavat valolla muita komponentteja. Pisimmällä ollaan passiivisten kehittämisessä. Optinen mikropiiri vaatisi, että tietoa siirtävää valoa voitaisiin ohjata samanlailla kuin nykyississä elektronisissa piireissä sähköisiä singaaleja. Tämä ei ole viälä käytännössä mahdollista, mutta tutkijat uskovat että muutaman vuosikymmenen sisällä siihenkin asiaan tulisi muutos.
Tulevaisuudessa on myös tulossa nesteellä toimivia tietokoneita mutta enempää en jaksa raapustaa.
(lähde: tieteenkuvalehti)
Pc is like air conditioner. When windows are open they just wont work properly.
|
