电力/性能:8月14日

全光逻辑
阿尔托大学的研究人员开发了多功能全光逻辑门使用纳米线网络。

构建纳米结构,团队两种不同的半导体纳米线组装,磷化铟和铝砷化镓。纳米线有一个独特的一维结构,允许他们为光功能纳米天线。

通过梳理技术,纳米线能够在任何特定的方向一致,这不同于纯属捏造随机排列纳米线通常使用。

“重复梳理的方法使我们能够构建集成设备两种不同类型的纳米线的纳米结构是互相垂直,”教授说Zhipei太阳,阿尔托大学光子学组负责人。

“一维和横梁结构是我们计算的核心,因为他们使交互输入光选择这纳米线与铝砷化镓,磷化铟或“他杨阿尔托补充说。

图形、颜色与上面的输入。(来源:阿尔托大学)

根据输入,在这种情况下,线性偏振光线方向和波长,纳米线与输入光或不是。由于响应不同的纳米材料是不同的,捏造的纳米线的光输出结构可以用不同波长和光交换的实现逻辑操作的方向。

研究人员发现网络执行各种逻辑操作,比如,或者,NAND和和二进制逻辑功能。此外,网络实现成功启用二进制算术计算,如n位,进行。

3 d印刷电池电极
卡耐基梅隆大学的研究人员和密苏里州科技大学开发出一种新方法制作电池电极使用气溶胶喷射3 d打印。

而3 d打印技术已经被用于创建锂电池多孔电极,他们一直局限于只有少数架构。的表现最好,互相交叉几何,联锁与锂金属尖头叉子双方之间穿梭。然而,这样的一个电极缺乏毛孔和渠道,提高电池容量。

“在锂离子电池的情况下,电极和多孔结构可以导致更高的能力,“拉胡尔Panat说,卡内基梅隆大学机械工程的副教授。“这是因为这样的架构允许锂穿透电极体积导致电极利用率很高,从而更高的能量存储能力。在正常的电池,电极总额的30 - 50%是闲散。我们的方法克服了这个问题通过使用3 d印刷,我们创建一个microlattice电极结构,允许整个锂电极的高效传输,这也增加了电池充电率。”

microlattice结构(Ag)用作锂离子电池的电极显示在几个方面提高电池性能,如增加四倍在特定的能力和增加了二倍区域能力相比,固体块(Ag)电极。此外,电极后保留他们的复杂的三维晶格结构四十电化学循环。电池可以有很高的能力同样的重量或交替,同样的能力,极大地减轻重量,运输的一个重要属性的应用程序。

SEM图像的3 d印刷电极的锂离子电池用于电化学循环研究人员的研究。图像取自microlattice电极的高度约为250毫米。(来源:拉胡尔Panat,卡内基梅隆大学工程学院/加法制造23 (2018)70 - 78)

以前,3 d印刷电池电极用extrusion-based印刷,这创造了连续结构。新方法能够快速组装一个一个单个液滴成三维结构。由此产生的结构复杂的几何图形无法使用典型的挤压方法制造。

研究人员估计,这种技术可以转化为工业应用在大约2 - 3年。

团队正致力于创建更复杂的三维结构,可以同时被用作结构材料和功能材料。例如,无人机的一部分可以作为翅膀,结构性材料,同时作为功能材料如电池。

芯片上的滤光片
麻省理工学院的研究人员设计了一个滤光器芯片,可以处理光信号从一个极其广泛的光。

现有的光学过滤器,用于单独的一个光源到想要和不想要的波长,权衡利弊。离散(片外)“宽带”过滤器,称为双色过滤器、宽光谱的一部分但很大,可能会很昂贵,而且需要很多层反射特定波长的光涂料。集成滤波器可以在大量生产便宜,但他们通常覆盖一个非常狭窄的频段的频谱,因此许多必须结合有效和选择性地过滤较大的光谱的一部分。

团队的新芯片上的滤波器模拟双色过滤器在许多方面,但可以使用传统的芯片制造方法制造。他们创造了两个部分的精确大小和对齐硅波导哄不同波长不同的输出。

”这一新的过滤器需要一个极其广泛的波长在其带宽作为输入,并有效地分离成两个输出信号,不管到底有多宽或波长的输入是什么。这种能力不存在在集成光学,”埃米尔说萨利赫Magden, Koc大学电气工程助理教授。

研究人员利用波导精确指导光输入相应的信号输出。一部分研究者的过滤器包含三个波导的数组,而另部分包含一个波导稍微更广泛的比任何的三个个人。

在论文中,研究人员发明了一种波导测量318海里,和三个独立的波导测量250海里每100 nm之间的差距。这与截止约1540海里,在红外区。当光束进入过滤器,波长测量不到1540海里可以检测一个宽波导一边和三个窄波导。那些沿着宽波导波长。波长超过1540海里,但是,不能检测三个独立的波导之间的空间。相反,他们发现一个巨大的比单波导波导宽,所以走向三波导。

一个彩色的扫描电子显微照片显示的波导横截面。酒吧,规模400海里。(来源:埃米尔萨利赫Magden et al。/自然通讯卷9,文章编号:3009 (2018))

“这些长波长无法区分这些差距,看到他们作为一个波导,是拼图的一半。另一半是设计有效的路由转换光通过这些波导输出,“Magden说。

研究人员还提供指南的确切宽度和缝隙波导需要实现不同波长不同的分界线。这样,过滤器是高度可定制的工作波长范围。Magden补充道,“一旦你选择使用什么材料,您可以确定必要的波导尺寸和设计一个类似的过滤自己的平台。”

团队认为技术为设计提供更大的精度和灵活性光通信和传感器系统以及研究光子和其他粒子通过超快技术。