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缩小差距可能会使电子产品更快

根据国际工程师团队的说法,沿着金属和介电材料的界面传播的准粒子可能是解决由电子元件收缩引起的问题的解决方案。

埃文·普格大学教授,宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学教授Charles Godfrey Binder教授Akhlesh Lakhtakia说:“如今,微电子芯片无处不在。”“金属线互连中信号传播的延迟时间,金属中的电损耗导致温度升高以及由于小型化和致密化而导致的相邻互连之间的串扰,限制了这些芯片的速度。”

这些电子组件位于我们的智能手机,平板电脑,计算机和安全系统中,并用于医院设备,国防设施和我们的交通基础设施。

研究人员已经探索了各种方法来解决在不断缩小的电路世界中连接各种小型组件的问题。虽然光子学因其速度而吸引人,但光速却是吸引人的,但这种方法还是有问题的,因为光的波导比当前的微电子电路要大,这使连接变得困难。

在介电材料(上方)和金属(下方)的界面的引导下,向右移动的脉冲调制SPP波突然遇到被空气替代介电材料的情况。大部分能量都传输到空气/金属界面,但有些会反射到介电/金属界面。视频跨度为120飞秒。

研究人员在最近一期的《科学报道》中报告说:“信号可以传播很长的距离而不会显着降低保真度,”并且“信号可能会通过SPP波在微电子芯片中的数十微米(空中)传输”。

他们还注意到,计算表明,SPP波可以在凹角附近传递信息-这种情况以及气隙在微电路中很常见。

SPP是一种群体现象。这些准粒子沿着导电金属和电介质(可以支撑电磁场的非导电材料)的界面传播,并且在宏观上表现为波。

根据拉赫塔基亚(Lakhtakia)的观点,SPP赋予了黄金特别的闪亮光泽。在某些条件下,表面效应会在金属中的电子和介电材料中的极化电荷共同作用并形成SPP波。即使金属线断裂或金属介电界面突然终止,由两种材料的界面引导的这一波也可以继续传播。SPP波可以在空气中传播数十秒的微米,或者相当于在14纳米技术芯片中首尾相连放置的600个晶体管。

SPP波也仅在靠近接口时传播,因此不会产生串扰。

在设计电路中使用SPP波的问题在于,尽管研究人员从实验上知道它们的存在,但对该现象的理论基础却定义不多。控制SPP波的麦克斯韦方程组涵盖了连续的频率并且非常复杂。

Lakhtakia表示:“我们没有逐个频率地求解麦克斯韦方程组,这是不切实际的,并且容易使计算错误,因此我们对电磁场进行了多次快照。”

这些快照串在一起,成为一部电影,显示了脉冲调制SPP波的传播。

拉赫塔基亚说:“我们正在研究棘手的问题。”“我们正在研究10年前无法解决的问题。改进的计算组件改变了我们对这些问题的思考方式,但我们仍然需要更多的内存。”

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