研究人员开发出一种“智能”水凝胶 可让光束之间相互“交流”

图片来源：McMaster University

麦克马斯特大学和哈佛大学的研究人员之间合作诞生了一个新的平台，在这个平台上，光束能够通过固体物质相互交流，为探索一种新的计算形式奠定了基础。

他们的研究成果发表在2月3日的《美国国家科学院院刊》上。

麦克马斯特大学化学和化学生物学副教授卡拉切尔维·萨拉瓦纳姆图(Kalaichelvi Saravanamuttu)解释说，这项技术将哈佛大学团队开发的一种水凝胶与在她的实验室里进行的光操作和测量技术结合在了一起，她的实验室专门研究对光有反应的材料的化学。

这种半透明的材料在外观上类似于覆盆子果冻，它融合了光响应分子，这些分子的结构在光的存在下会发生变化，赋予这种凝胶特殊的性质，既能容纳光束，又能在光束之间传输信息。

通常情况下，光束在传输过程中会变宽，但这种凝胶能够在传输过程中包含激光丝，就像光通过管道一样。

当多束激光(每束约为人类头发直径的一半)通过同一种材料照射时，研究人员可以确定，即使它们的光场根本没有重叠，它们也会影响彼此的强度——这一事实证明这种凝胶是“智能的”。

Saravanamuttu解释道，这些光丝之间的相互作用可以被停止、启动、管理和读取，从而产生可预测的、高速的输出:一种可以被开发成无电路计算的信息形式。

“虽然它们是分开的，但它们仍然可以看到对方，并因此而改变。”她说，“我们可以想象，从长远来看，利用这种智能响应来设计计算操作。”

Saravanamuttu实验室的研究生，论文作者之一，德里克·莫里姆（Derek Morim）说，虽然光计算的更广泛概念本身是一个单独的且正在发展的领域，但这项新技术引入了一个有希望的平台。

他说:“我们不仅可以设计出光响应材料，在有光的情况下可逆地改变它们的光学、化学和物理特性，而且我们可以利用这些变化来创建光的通道，或自捕获光束，从而引导和操纵光。”“进一步的研究可能会让我们设计出更复杂的材料，以特定的方式控制光线和材料。”

哈佛大学约翰·A·保尔森工程与应用科学学院的研究生阿莫斯·米克斯(Amos Meeks)说，这项技术有助于推进全光计算的理念，即只使用光束进行计算。

“现在大多数的计算使用硬材料，如金属线、半导体和光二极管，来将电子元件与光连接起来。”米克斯说，他也是这项研究的作者之一。“所有光学计算背后的想法是去除那些刚性元件，用光来控制光线。想象一下，例如，一个完全柔软、没有电路的机器人，由来自太阳的光驱动。”

原文来源：https://phys.org/news/2020-02-intelligent-interaction-material.html

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