A számítástechnikában jelenleg használt mikroelektronikai eszközök technológiája elérte a határait. Ez igaz a számítógép-processzorok órajelére, a kapcsolási sebességre és az egy bit tárolására alkalmas memória fizikai méretére is. Az információtárolásra használt doménméret a 100 nanométeres nagyságrendbe esik, a kapcsolás jellemző időtartama ‒ amely meghatározza az eszközök gyorsaságát ‒ pedig jelenleg a másodperc milliomodrészének tízezredrésze.
Logikai műveletek ennél több nagyságrenddel gyorsabb végrehajtásához alapvetően új kapcsolási architektúrákat kell kidolgozni, az új építőelemeknek pedig az információsűrűség növeléséhez szükséges, legfeljebb néhány nanométeres mérettartományban kell lenniük. A Wigner FK három kutatócsoportjában, közöttük két Lendület-csoportban olyan anyagi rendszereket vizsgáltak a kutatók, amelyekkel molekuláris, illetve nanooptikai szinten több nagyságrenddel lehet növelni a kapcsolási sebességet – olvasható az ELKH közleményében.
A projekt keretében kifejlesztett nanooptikai és lézeres mérési módszereknek köszönhetően a kutatók fontos felfedezéseket tettek a lézerfény által irányított elektronok nanométeres tartományban történő mozgásával, valamint az alkalmazásokban használható molekulák femtomásodperces ‒ a másodperc milliomodrészének milliárdodrésze ‒ időskálán történő átalakulásaival kapcsolatban. Az eredményeket vezető tudományos folyóiratokban, többek között a Nature Communicationsben, a Nano Lettersben és az Opticában publikálták. Az eredmények alapján javaslatokat tettek a megfelelő kapcsolási architektúrák kialakítására, amelyek a nemzetközi kutatói közösség figyelmét is felkeltették.
A kutatóközpont a molekuláris és nanooptikai áramkörökkel kapcsolatos felfedező kutatásaihoz 440,34 millió forint támogatást nyert el a Széchenyi 2020 program keretében, így lehetőség nyílt több korszerű műszer, többek között egy Magyarországon egyedülálló lézerrendszer beszerzésére. Ez az eszköz femtomásodperces pontossággal biztosítja a kísérletekhez szükséges több különböző színű lézerfényt. A projekt ötéves időtartama alatt a műszerbeszerzésen túl nyolc új, versenyképes kutatói álláshelyet is létrehoztak, aminek köszönhetően Dániából, Svédországból és az USA-ból költöztek haza magyar kutatók, illetve egy vezető cseh kutató is a budapesti intézetet választotta munkahelyéül. A támogatásnak köszönhetően hét diplomamunka és négy PhD-fokozat született az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetemen, valamint a Pécsi Tudományegyetemen – teszik hozzá.
Kapcsolható molekulák nanoméretű csomópontokba helyezésével a kutatócsoportok a jövőben olyan speciális eszközöket fejlesztenek, amelyek a lézerfény segítségével már egyszerű logikai műveletek megvalósítására is alkalmazhatók lesznek.
(Címlapképünk illusztráció.)