Sydney (pte001/11.05.2020/06:00) – Forschern der University of Sydney http://sydney.edu.au und des Max-Planck-Instituts für die Physik des Lichts (MPL) http://mpl.mpg.de ist es gelungen, Schallwellen – sogenannte Phononen – in Mikrochips langlebiger zu machen. Damit wird es realistischer, solche Phononen als Datenspeicher für optische Systeme zu nutzen. Die Arbeit nährt also die Hoffnung auf künftige IT-Systeme, deren Mikrochips ohne Elektronen auskommen und daher nicht überhitzen und überdies energiesparend sind.

Akustische Alternative

„Angesichts zunehmender Nachfrage nach Informationssystemen mit hoher Bandbreite wollen wir Vorreiter sein, um sicherzustellen, dass wir Geräte erfinden können, die nicht überhitzen, niedrige Energiekosten verursachen und den Ausstoß von Treibhausgasen reduzieren“, sagt Moritz Merklein, Physiker in Sydney. Ein Ansatz ist dabei, Elektronen, die immer für Hitzentwicklung veranwortlich sind, überflüssig zu machen – beispielsweise, indem aus Glasfasern empfangene Daten auf Chips akustisch in Form von Phononen gespeichert werden. Das Problem: Diese zerfallen normalerweise für praktische Anwendungen zu schnell.

Dem australisch-europäischen Team ist es nun gelungen, Schallwellen in Chips länger stabil zu halten, also die Lebensdauer von Phononen zu steigern. „Wir haben sorgfältig zeitgesteuerte synchronisierte Lichtimpulse verwendet, um die Schallwellen auf dem Chip zu verstärken“, erklärt MPL-Forscherin Birgit Stiller. Wie das Team in „Optica“ berichtet, ist es so gelungen, die Lebensdauer von in Schallwellen auf einen Chip gespeicherten Informationen zunächst um 300 Prozent auf 40 Nanosekunden zu steigern. Den Forscher zufolge sollte der Ansatz sogar Speicherdauern von Mikrosekunden ermöglichen können.

Neue Entwicklungschancen

„Schallwellen auf Chips sind eine vielversprechende Möglichkeit, Informationen zu speichern und zu übertragen“, betont Stiller. Bislang war der allzu schnelle Zerfall der Phononen allerdings ein Hindernis für die Entwicklung auf dieser Idee beruhender Systeme. Dass dieses Hindernis mithilfe der präzise gesteurten Lichtpulse überwunden scheint, sollte neue Möglichkeiten für optische Signalverarbeitung, Feinfilterung, hochpräzise Erfassung und Telekommunikation eröffnen.