Évek óta versenyeznek a kutatók, hogy olyan számítógépeket építsenek, amelyek elektromosság helyett fotonokkal működnek. A fényvezérelt rendszerek ugyanis gyorsabb feldolgozást és sokkal alacsonyabb energiafogyasztást ígérnek. Ám egy makacs akadály visszatartotta a fejlődést: a fényjeleket eddig nem lehetett hatékonyan irányítani a chipen anélkül, hogy azok ereje ne csökkent volna. 

A kutatók eddig a kvázikristályokra, azaz a matematikai rendet mutató, de soha nem ismétlődő szerkezetekre támaszkodtak. A kvázikristályokat először az 1980-as években teoretizálták, majd később kísérletileg is megfigyelték, és ez a felfedezés Dan Schechtmannek a 2011-es kémiai Nobel-díjat hozta. A szokatlan felépítésű matéria a kristályokhoz hasonló, de mégsem kristályos szerkezettel rendelkezik. Míg a kristályokban az atomi építőelemek periodikus mintázatba rendeződnek, addig a kvázikristályokban a periodikusság megszűnik, de a rendezettség megmarad, ezzel egyfajta átmenetet képeznek az amorf és a kristályos anyagok között.

A kvázikristályoknak azonban van egy hátrányuk: vagy teljesen blokkolják a fényt bizonyos irányokból, vagy részben blokkolják minden irányból. Ez a kompromisszum arra késztette a mérnököket, hogy olyan anyagot keressenek, amely kompromisszumok nélkül képes elvégezni a feladatot, vagyis minden irányból képes blokkolni a szórt fényt.

A New York-i Egyetem tudósai szerint éppen ebben a területen sikerült áttörést elérniük.

A kutatók felfedeztek egy hibrid szerkezetet, amelyet „giromorfoknak” neveztek. Ezek az anyagok folyadékhoz hasonló rendezetlenséget kombinálnak kristályszerű mintázattal, és minden ismert alternatívát felülmúlnak a nem kívánt fény megállításában. Ami ebben fontos, hogy a giromorfok abban különböznek minden ismert struktúrától, hogy egyedülálló összetételük jobb izotropikus sávszélességű anyagokat eredményez, mint a jelenlegi megközelítésekkel lehetséges. Azaz olyan sávszélességeket hoznak létre, amelyeken a fényhullámok semmilyen irányból nem tudnak áthatolni.

A kutatást az USA légierejének kutatási intézete (Air Force Office of Scientific Research) támogatta, hogy a foton alapú számítástechnika közelebb kerüljön a mainstream megvalósíthatósághoz.

Kép és szöveg forrása: NYU