據美國（guó）物理學家組織網近日報道，科學家一直希望能用更小且更複雜的電路來精準地控製電荷的流動，現在，美國科學家們用光子取代電子，製造出首個由光子電路元件組成的“超電（diàn）子”電路，朝上述目標邁（mài）進了一步。相關研究發表在最新一期《自（zì）然?材料學》雜誌（zhì）上。

      不同配（pèi）置和組合方式的電子電路具有（yǒu）不（bú）同的功能，從簡單的光開關到（dào）複雜的超級計算機。電路由不同的電路元（yuán）件，包括能非常（cháng）精確操縱電路中電子流動的電阻器、感應器和電容（róng）器等（děng）組成。電子電路和光子也都遵循描述電磁場行為的基本公式??麥克斯韋方程（chéng）組。

      賓夕法尼亞大學電子和係統工程學院（yuàn）的納德?恩西塔表示：“如果我們（men）使用電磁光譜內波長更（gèng）短的波，比如光，我們或許能使電路更小、更快、更高效。”現在，他和學生（shēng）製造出首個由光子電路元件（jiàn）組成的“超電子（zǐ）”物理演示電路，使這一夢想成為了現實。

      “超電子”中的“超”指的是超材料??嵌入材料中的納（nà）米圖案和結構，使其能（néng）采用（yòng）以前無法做到的（de）方法操控波。他們在最新實驗（yàn）中利用亞硝酸矽製造出梳狀的長方形納米棒陣列。這（zhè）種新型納米棒的橫截麵和其間的孔隙形成的圖案能複製電（diàn）阻器、感應器和電容器這（zhè）三個最（zuì）基（jī）本電路元件的功能，隻不過其（qí）操縱的是光波。恩西（xī）塔（tǎ）指出：“如果我們擁有光子版本的電路（lù）元（yuán）件，我們就能製造（zào）出（chū）操縱光的電路。”

      在實驗中，他們用一個光子信號（其波長位於中紅外線範圍內）照射該納米棒，並在波通過（guò）時用光譜設備進行測量。他們使用不同寬度（dù）和高度組合的納米棒重複該實驗後證明，不（bú）同大（dà）小（xiǎo）的光電阻器、感應器和電（diàn）容器都可以改變光“電流”和（hé）光“電壓”。恩（ēn）西塔表示：“納（nà）米棒的一部分既扮演感應器，又扮演電阻（zǔ）器，而空氣間隙則扮演電容器。”

      除了可通過改（gǎi）變製（zhì）造納米棒的維度和材（cái）料（liào）改變光子（zǐ）電路的（de）功能外，改變光的方（fāng）向（xiàng）也可改變上述“超電子”電路（lù），而傳統電子學則無法做到這一點。這是因為光有偏振，即在波中振動的電場，其在（zài）空間擁有確定（dìng）的方位。在“超電子”電路（lù）中，電場與光子電路元件相互作用且被其（qí）改變，因此，改變電場的方位可以改變電路。

      恩西（xī）塔（tǎ）團隊正在為這類複（fù）雜的“超電子”學建立（lì）理論（lùn）基礎。他表示：“電子學的另一個成功因素同其模塊化有關，我們能通過安（ān）排不同的電路（lù）元件製造出無數個電路（lù），因此，我們也希望（wàng）設計出更複雜的光學元件，以獲得具（jù）有不同（tóng）功能的光子電路。”（劉霞）