Új kutatások kezdődnek az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban. A kutatások olyan nanooptikai rendszerekkel és molekulákkal folynak, melyek újfajta számítástechnikai rendszerek alapjaivá válhatnak. Ezekkel az anyagi rendszerekkel a jelenlegi mikroelektronikai csúcstechnológiát több nagyságrenddel meghaladó kapcsolási sebességet is el lehet majd érni - a kutatók reményei szerint.
„Egyrészt optikai nanoáramköröket, másrészt funkcionális molekulákat vizsgálunk, amelyek állapotai felhasználhatóak arra is, hogy kapcsolási funkciókat hajtsanak végre” –avat be a részletekbe Dombi Péter, az MTA Wigner FK tudományos főmunkatársa.
A nanoáramköröket így írta le a fény-anyag kölcsönhatási kutatásokkal foglalkozó csoport vezetője: „Az optikai nanoáramköröknél a fényt egy felületi hullámvezetőbe csatoljuk, majd egy optikai nanocsomópontban valósítjuk meg a kívánt kapcsolási funkciót. Mivel optikai jelet kapcsolunk, felgyorsíthatjuk a folyamatokat. A projekt egyik célja, hogy nanooptikai tranzisztort hozzunk létre.”
A molekuláris rendszerek között vannak olyanok is, amelyeknek megváltoztathatjuk az állapotát külső behatással, például fénnyel. Így ezek a molekuláris rendszerek információ tárolására is képessé válnak. Az ilyen, átkapcsolható állapotú molekulák mérete egy nanométernél is kisebb, állapotukat egy pikoszekundumnál is gyorsabban változtathatják.
„Szeretnénk olyan funkcionális molekulákat létrehozni, amelyek nem csak speciális körülmények között, hanem szobahőmérséklet közelében is képesek ilyen viselkedésre.” – mondta Vankó György, az MTA Wigner FK tudományos főmunkatársa.
„A különböző funkcionális molekuláknak sokszor nagyon hasonló a fotofizikájuk, ám néhány paraméter megváltoztatásával döntően meg tudjuk változtatni a viselkedésüket. Potenciálisenergia-felszínük igen hasonló, és a működési módjukat az határozza meg, hogy melyik állapotukat tudjuk stabilizálni. A működésük elemi részleteit feltárva új, a felhasználás szempontjából hatékonyabb molekulákat fogunk tudni tervezni.” –folytatta a kutató.
Ezen anyagi rendszerek kutatására azért van szükség, mert a számítástechnikában használt mikroelektronikai eszközök technológiája az utóbbi években elérte határait. Eddig a kapcsolás jellemző időtartama 100 pikoszekundum volt (a másodperc milliomodrészének tízezredrésze). Ahhoz, hogy ennél több nagyságrenddel gyorsabban lehessen logikai műveleteket végrehajtani, alapvetően új kapcsolási architektúrákat kell kidolgoznia a kutatóknak.
„Az MTA Wigner FK több kutatócsoportja is foglalkozott már olyan kutatásokkal, amelyek a természet leggyorsabb jelenségeinek időben bontott vizsgálatára vonatkoztak. Ezeket az alapkutatásokat szeretnénk most ezzel a kooperációval nyitottá tenni az alkalmazások irányába is.”-mondta Dombi Péter.
Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpontban több kutatócsoportban,(köztük a Dombi Péter és Vankó György vezette Lendület-csoportokban) foglalkoztak eddig olyan anyagi rendszerekkel, melyekben adott volt a lehetőség, hogy molekuláris és/vagy nanooptikai szinten több nagyságrendet növeljék a kapcsolási sebességet. Ezekhez csatlakozott Földes István kutatócsoportja is.
„A pályázati támogatás lehetővé teszi a kutatócsoportok olyan szoros együttműködését, amely az ultragyors kapcsolók témakörében áttörést eredményezhet.” –tértek ki a kutatók az együttműködés fontosságára.
Az MTA Wigner FK a kutatásaihoz 2017. júniusában 440,34 millió Ft támogatást nyert el az EU és a magyar kormány által közösen létrehozott Széchenyi 2020 program keretében. Így több, korszerű műszer beszerzésén túl 8-10 új kutatói álláshelyet is létre tud hozni a közeljövőben.
„Bár a pályázati időtartama négy év, a létszámfejlesztés fenntartását ezen túl, még három évre vállalja a kutatóközpont, tehát összesen így kilenc évig vehetnek részt ezek az emberek a kutatásainkban.” –mondta Dombi Péter.
A pályázati támogatás a létszámbővítésen kívül lehetővé teszi egy korszerű, Magyarországon egyedülálló, a tervezett kutatásokhoz optimális lézerrendszer beszerzését és a Wigner Fizikai Kutatóközpont több meglévő laboratóriumának műszeres továbbfejlesztését is. Az új kutatói álláshelyek létrehozásával pedig lehetőség nyílik a témában dolgozó legjobb fiatal magyar kutatókfelvételére és külföldön dolgozó kutatók hazahívására is.
A projekt aloldala itt érhető el:
http://wigner.mta.hu/ultragyors/
