Ученые создали теорию применения графена: ускоряет фотонные интегральные схемы

Специалисты Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского разработали теоретическую модель, описывающую преобразование световых волн в графене — материале, который рассматривается как один из ключевых для создания быстрых фотонных интегральных схем. Об этом сообщили в пресс-службе Министерства науки и высшего образования РФ.

Фотонные интегральные схемы отличаются от электронных своей высокой энергоэффективностью и существенно большей скоростью работы. Однако их создание осложняется тем, что разные элементы микрочипов требуют собственных специализированных материалов.

Во всём мире продолжается поиск подходящих материалов, способных повысить скорость работы фотонных схем. Среди наиболее перспективных рассматривают микроволноводы на основе графена — слоя углерода толщиной в один атом.

По информации пресс-службы, учёные кафедры общей физики радиофизического факультета ННГУ предложили теорию, описывающую преобразование световых волн, распространяющихся по поверхности графена при изменении концентрации электронов во времени. В отличие от прежних моделей, в расчёты было точно включено взаимодействие электронов со световым полем. Одним из результатов стало опровержение ранее предполагаемого эффекта усиления световых волн при изменении числа электронов.

Ранее, в 2018 году, группы исследователей из США и Бельгии уже пытались теоретически описать подобные процессы. Однако, как объяснили нижегородские физики, в тех работах использовалось неверное предположение о поведении магнитного поля световой волны при резком увеличении содержания электронов в графене.

В итоге зарубежные учёные пришли к выводу, что световые волны должны усиливаться, то есть увеличивать свою энергию. Согласно же новой теории ННГУ, такого усиления не происходит: наоборот, энергия волны всегда снижается. Это означает, что рассчитывать на усиление света лишь за счёт изменения концентрации электронов в графене нельзя — для этого потребуются другие методы.