近日，研究人员研制出一种超快的发光装置，该装置每秒可以打开/关闭约900亿次，完全能作为光学计算的基础使用。

作为最基本的应用领域，该装置可以让智能手机的电池中数十亿晶体管每秒传输电子几十亿次。但是，如果手机中的芯片能够用光子代替电子进行数据的处理和传输，计算机的运行速度可以更快。

首先，工程师需要创造一种光源，该光源可以迅速地开启和关闭。虽然激光可以满足这一要求，但由于能耗太高、集成庞大，无法应用于计算机芯片上。

杜克大学的研究人员已经离发现这样的光源更近了一步。在一项新的研究发现中，普拉特工程学院的工作人员研制出的半导体量子点的发光频率可以达到900亿兆赫。这种等离子体装置将来可以用于光学计算机芯片上，也可以用于传统电子芯片之间的光学通信上。

该研究于2015年7月27日发表在《自然通信》上。

杜克大学电子与计算机工程和物理学院的助理教授MaikenMikkelsen说：“长久以来，科学界都想实现这一数据传送目标。现在，我们已经可以在此项研究的基础上制造快速交换设备，很开心这一成果的实现。”

开创新速度记录的设备为等离子体。当激光照射到只有75纳米宽的银立方体的表面时，自由电子开始在表面上形成振荡波，发出光后引发光电反应，从而不断产生自由电子。在纳米立方体的表面形成能量，这就是等离子体。

如图所示为新型超快荧光系统在透射电子显微镜下的纳米级视图。图中的银立方体只有75纳米，红色的量子点夹杂在银立方体和金箔片之间。图片来源:杜克大学的MaikenMikkelsen。

等离子体在银立方体和极薄的金片（约20个原子）之间产生强烈的电磁场，并与量子点产生作用，就像三明治的结构一样，形成银立方体和金薄片夹杂6纳米半导体的材料结构。进而，量子点产生定向、高效的光子，频率可达90兆赫每秒。

Maiken实验室的博士后研究生GlebAkselrod说：“我们十分希望在短距离光通信中用发光二极管代替激光，但这些想法一直受到限制，原因就是荧光材料的发光速度缓慢，无法直接产生高效的光子。现在，我们已经为解决这一问题迈出了重要的一步。”

Maiken实验室的另一位博士后研究生Thang Hoang 说：“最终，我们将把这项技术应用于集成设备中，来产生光或者电。这是包括我们的资助机构在内的每一名研究人员努力实现的目标。”

该团队目前正在使用等离子体结构产生一种单色光源，这在创建安全的量子通信领域十分必要。研究人员通过在纳米银和金箔片之间创建量子点夹层，精确控制夹层的产生，可以创建出高效的量子点荧光发光率。

在不考虑其潜在应用的情况下，这些知名的材料并没有受到内在属性的限制。

Maiken指出：“通过处理材料周围的环境，我们已经制备出了半导体结构，将来我们也可以创建出想要的任何光学性质材料，这正是这个新兴领域令人着迷的地方。”

新材料在线编译整理——翻译：陈琼     校正：摩天轮