Uporaba tekočih kristalov v mikroskopsko majhnih svetlobnih integriranih vezjih
Sodelavci Instituta »Jožef Stefan« so prvi na svetu uporabili tekoče kristale v mikroskopsko majhnih svetlobnih integriranih vezij, ki so v celoti izdelana iz organskih materialov, ki delujejo izključno na svetlobo in so sposobna s pomočjo svetlobe zatemniti drugo svetlobo v času 0.000000001 sekunde. V raziskavi so uporabili precizni laserski tiskalnik, razvili inovativno metodo za zatemnitev delovanja mikrolaserja v času ene nanosekunde in eksperimentalne izsledke podprli s teorijskimi prijemi. Raziskave o svetlobnih integriranih mikrovezjih, ki so izdelana iz organskih snovi in ki za svoje delovanje uporabljajo izključno svetlobo, so osrednji rezultat petletnega raziskovalnega dela na ERC projektu LOGOS, o njih pa poroča tudi ugledna revija Nature Photonics.
Svetlobo že zdaj učinkovito uporabljamo za prenos informacij po optičnih vlaknih na velikih razdaljah, uporaba svetlobe pa se tudi vedno bolj širi v podatkovne centre, kjer znanstveniki poskušajo nadomestiti klasična mikroelektronska vezja, ki delujejo na elektriko, s fotonskimi mikrovezji, ki so sedaj izdelana iz silicija in delujejo na svetlobo. Glavni razlog je zmanjšanje porabe energije, ki je pri podatkovnih centrih osrednji problem, z uporabo svetlobe pa se poraba energije lahko drastično zniža.
Raziskovalke in raziskovalci Mahendran Vellaichamy, Uroš Jagodič, Jaka Pišljar, Jaka Zaplotnik, Urban Mur, Andreja Jelen, Andriy Nych, Deepshika Malkar, Anna V. Ryzhkova, Miha Škarabot, Miha Ravnik in Igor Muševič z Instituta »Jožef Stefan« in Fakultete za matematiko in fiziko Univerze v Ljubljani poročajo o prvem primeru uporabe tekočih kristalov v mikroskopsko majhnih svetlobnih integriranih vezij, ki so v celoti izdelana iz organskih materialov, ki delujejo izključno na svetlobo in so sposobna s pomočjo svetlobe zatemniti drugo svetlobo v času 0.000000001 sekunde. Na ta način so izdelali preklopni mikroelement, ki deluje izključno na svetlobo. Uporabili so precizni laserski tiskalnik, s katerim so na stekleni podlagi izdelali mikroskopsko majhno in prozorno polimerno ogrodje. Le to je vsebovalo mikrolaserje iz tekočih kristalov, ki so med seboj povezane z natančno izdelanimi prozornimi žičkami, po katerih se praktično brez izgub širi vidna svetloba. Mikrolaserje so izdelali iz tekočih kristalov z dodanimi organskimi barvili, kar je omogočalo, da z zunanjo lasersko svetlobo sprožijo delovanje tekočegakristalnega mikrolaserja.
Avtorji so razvili inovativno metodo, ki omogoča, da s svetlobnim sunkom drugačne barve, kot jo izseva mikrolaser, lahko popolnoma zatemnijo delovanje mikrolaserja v času ene nanosekunde. Eksperimentalne izsledke so podprli s teorijskimi prijemi, ki omogočajo izračune sevanja, širjenja in uravnavanja svetlobe v mikrolaserjih na osnovi tekočih kristalov.
Objavljeno delo o svetlobnih integriranih mikrovezjih, ki so izdelana iz organskih snovi in ki za svoje delovanje uporabljajo izključno svetlobo, je prvi tovrstni primer na svetu in je osrednji rezultat petletnega raziskovalnega dela na ERC projektu LOGOS, ki ga na IJS in FMF UL vodi prof. dr. Igor Muševič. Avtorji si obetajo, da bo s to novo tehnologijo v bodoče mogoče izdelati svetlobna mikrovezja, ki bodo delovala izključno na svetlobo, se bodo sestavila sama od sebe, bodo biokompatibilna in v celoti biorazgradljiva, za njihovo izdelavo pa bo potrebno dosti manj energije.
