美国科学家进行数值仿真的结果显示,通过调整次波长大小的纳米微粒的尺寸、形状及成份,可以在理论上得到光学频段(1014~1015 Hz)的电容、电阻及功率电感。这项由宾州大学电子及系统工程系的Nader Engheta等人得到的成果,为光学纳米线路功率电感器厂(optical nanocircuit)铺下了一条大道。
光学纳米线路被看好具有取代传统电子线路的潜力,原因插件电感打样 除了尺寸更小之外,拜操作频率更高所赐,它还具有频宽更宽、容量更大的优点。不过要发展这项技术,科学家要考虑的不再是材料的导电性,而是它们的电容率(permittivity)。这是因贴片电感器制作为传统线路基板在低频下并不导电,电子组件间是通过金属线相连,然而一旦操作频率进入红外及可见光等高频波段,纳米线路赖以操作的位移电流(displacement current)可能会流窜至基板上,导致组件间产非必要的短路。
为了得到光频下的导电线路,Engheta等人提出一种特殊的纳米波导,该波导中央是电容率相当大的核心,外围包着一圈电容率较低的 材料。该小组针对核心宽 50 nm、总直径仅83 nm的圆柱形波导进行模拟,计算了长850 nm的直波导截面上的位移电流密度,结果发现电流局限在核之内,而且电场的纵向分量很小,亦即波导两端之间的电位降很低。
虽然目前得到的只是计算模拟的结果,不过该小组已经开始朝制作原型线路的目标前进。Engheta并未公布其设计,不过他们已经与该校的纳米制造团队合作,预计在明年初着手进行验证概念(proof-of-concept)的实验。详见近期的Optics Express。
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