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新加坡国立大学（NUS）化学系教授Christian Nijhuis领导的一个研究小组最近发明了一种新颖的“转换器”，利用等离子体激子的速度和小尺寸可以在纳米层面进行高频数据处理和传输。该成果已发表于《纳米·电子学》。 电子元器件在计算机、存储设备、显示器、医疗诊断设备等领域的应用越来越广泛，制造这些更小尺寸、更快速、更智能的电子产品迫使电子元器件尺寸不断缩小。 虽然大多数先进电子设备采用光子进行信息传输，但通常光学元器件尺寸较大，极大地限制了光学元器件在许多先进纳米电子学系统中的应用。 光子撞击金属后，会在金属表面产生移动的电子波，成为等离激元，对于纳米电子学的发展非常重要。等离激元在速度方面与光子相当（它们也以光速前进），并且比光子还小。等离激元的独特特性使其成为与纳米电子学相融合的理想选择。但早期尝试将等离激元用作信息载体的努力几乎没有成功。 NUS最近发明的一种新型“转换器”可以将等离激元的速度和体积优势用于纳米电子学中的高频数据处理和传输。 Christian Nijhuis解释说“这种创新的转换器可以在一个步骤中将电信号直接转换成等离激元信号，反之亦然。通过桥接等离激元和纳米级电子元器件，可以使芯片运行更快，功耗更低。我们的等离激元-电子转换器比光学元器件小1000倍。我们认为，这种转换器可以与现有技术兼容，并可能在未来得到广泛应用。” 大多数等离激元的激发技术主要有两个步骤：用电子产生光，用光激发等离激元。为了将电信号转换成等离激元信号仅需一步，NUS团队采用了一种称为遂穿的方法，电子从一个电极穿到另一个电极实现等离激元激发。 Nijhuis教授补充说：“这种两个步骤的方法过于耗费时间，效率较低。我们的技术采用一个步骤将电信号转换成等离子体信号，可以在没有光源的情况下实现，无需尺寸较大的光学元器件。基于我们的试验数据，电子-等离激元转换效率超过10%，比之前报道的成果高出1000倍。” “这两步过程耗费时间和效率低下，我们的技术突出，因为我们提供了一个一站式的解决方案，用于转换电信号到等离子体信号，这可以在没有光源的情况下实现，这需要多步和大的 光学元件，与纳米电子学的一体化复杂化基于我们的实验室实验，电子到等离子体转换的效率高于10％，比以前报道的高出1000倍，“Nijhuis教授补充说， NUS高级2-D材料中心和NUS纳米科学与纳米技术研究所。 这项突破性的工作是与新加坡科学技术研究院高性能计算研究所合作进行的。 研究人员计划进行进一步的研究，以减小器件的尺寸，使其可以在更高的频率下工作。该团队还致力于将转换器与更有效的等离激元波导整合，以获得更好的性能。 Wei Du et al. Highly efficient on-chip direct electronic–plasmonic transducers, Nature Photonics(2017). DOI: 10.1038/s41566-017-0003-5
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