耶鲁华裔科学家突破性成果 引领新一代半导体技术

光动力机械 梦幻科技成真----耶鲁华裔科学家突破性成果 可望取代电力 引领新一代半导体技术

耶鲁大学华裔科学家最新研究成果发现，用光驱动奈米机械，克服了传统上用电驱动但动力微小的局限。这是科学家把奈米机械和奈米光学有效结合的最新成果，它有望引领新一代半导体芯片技术，即用光来取代电，与量子原理结合，产生高速高效计算和通讯技术。

11 月27日发行的「自然」（Nature）杂志，刊登耶鲁大学电子工程教授唐红星领队研究的新成果。这个成果宛如科幻作家们梦想用太阳光驱动宇宙飞船在星际航行一样，使人类对光动力驱动机械的认识再上一层楼。不过，这种比喻只适合帮助人们想象光学与机械的结合。唐红星表示，这项研究真正的意义不在于提取能量，而是用光来驱动奈米机械，使未来的信息处理装置、感应装置乃至高速通讯设备，可以靠很少的能量来驱动。因此，这项科技是节能领域的进步，而不是采用新能量的技术。

来自中国科技大学的唐红星说，人们都能感受到太阳的热，但很少能感应到太阳的力。如果把光的力集中在微小的奈米机械上，就可以看到光有很大的驱动力，足以用来驱动集成电路上三极管大小的半导体机械装置。

研究报告的另一作者、华裔博士后研究员李墨解释说，其实，此前光的力已经被物理学家和生物学家应用在一种「光镊」技术中，用来操控原子和微小的颗粒。「不过，我们的研究却是把光集中在一片小小的芯片上，使它的强度增加了数百万倍，从而用来操控奈米半导体器件」。

在耶鲁大学实验室，两位科学家和来自北京大学的研究生熊驰，以及其它合作者们一起，使用最先进的半导体制造技术，在芯片上铺设出一条条光的线路，反覆实验证明激光器发出的光被接入芯片后，光就可以向导线里的电流一样，沿著铺好的光导路线流动。他们预测并证实�在这样的结构中，光会对引导它的导线产生作用力。他们证明，因为光的速度比电流快得多，所以这种光产生的力可望以几十吉赫兹（GHz）的速度驱动奈米机械。

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作者：任远 来源：科学时报 发布时间：2008-11-28 5:4:45

让光在纳米世界扬起风帆 《自然》：中国科学家证实光可以驱动物质 当光照射在物体上，也会对物体产生作用力，就像风吹动帆一样。从儒勒·凡尔纳到阿瑟·C·克拉克，科幻作家们不止一次幻想过运用太阳光的作用力来推动“太阳帆”，驱动飞船在星际中航行。然而，在地球上，太阳光的作用力实在微乎其微，没有人能用阳光来移动一个物体。但是，在11月27日的《自然》杂志上，在美国耶鲁大学从事研究的中国学者发表文章，首次证实在纳米世界里，光真的可以驱动“机器”——由半导体做成的纳米机械。 这项研究，结合了两个最前沿的纳米科学领域，即纳米光子学和纳米力学。“在宏观尺度上，光的力实在太微弱，没有人能感觉到。但是在纳米尺度上，我们发现光具有相当可观的力，足以用来驱动像集成电路上的三极管一样大小的半导体机械装置。”领导此项研究的耶鲁大学电子工程系教授唐红星这样介绍。其实，此前光的力已经被物理学家和生物学家应用于一种叫做“光镊”的技术中，用来操控原子和微小的颗粒。“我们的研究则是把光集成在一块小小的芯片上，使它的强度增加数百万倍，从而用来操控纳米半导体器件。”这篇论文的第一作者、博士后研究员李墨进一步阐释说。 在耶鲁大学的实验室里，两位科学家和来自北京大学的研究生熊驰及合作者们一起，使用最先进的半导体制造技术，在硅芯片上铺设出一条条光的线路，称之为“光导”。当激光器发出的光被接入这样的芯片后，光就可以像电流在导线里一样，沿着铺好的光导线路“流”动。理论预测，在这样的结构中，光会对引导它的导线产生作用力。为了证实这样的预测，他们把一小段只有10微米长的光导悬空，让它可以像吉他弦般产生振动。如果光确实产生力并作用在它上面，那么当光的强度被调制到和光导的振动一致的频率时，共振就会产生。这样的共振就会在透射的光中产生同样频率的一个峰。这正是3位中国科学家经过半年多的实验和计算，最终在他们的测量仪器上看到的令人信服的现象。之后，他们通过大量实验证明，这个作用力的大小和理论预期非常一致。因为光的速度比电流要快得多，所以这种光产生的力预期可以以几十吉赫兹(GHz)的速度驱动纳米机械。 此项研究成果有望引领出新一代半导体芯片技术——用光来取代电。未来运用这种新技术，科学家和工程师们可以实现基于光学和量子原理的高速高效的计算和通信。 《科学时报》 (2008-11-28 A3 国际)

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