Игра «Жизнь» на фотонных материалах: клеточные автоматы могут программировать свойства материала
Вдохновленные «Жизнью» Конвея исследователи применили клеточные автоматы для моделирования материалов с фазовыми переходами
Фотоника поражает нас с 1960-х годов, особенно по части телекоммуникаций : волоконно-оптические кабели позволяют передавать данные на большие расстояния с высокой скоростью и пропускной способностью.
Как правило, материалы для устройств фотоники имеют фиксированные свойства. Однако материалы со способностью к фазовым переходам можно запрограммировать на различные оптические свойства, например, на отражение или поглощение.
Получается, что необходимо иметь более двух оптических состояний. Однако легче сказать, чем сделать: оптимизация условий «программирования» таких материалов крайне трудоёмкая задача.
Вдохновившись идеями покойного математика Джона Конвея, который в 1970-х годах придумал игру «Жизнь», команда попыталась изучить, как клеточные автоматы могли бы помочь в разработке материалов с несколькими оптическими фазами. Клеточный автомат — это модель нескольких взаимодействующих клеток. Когда клеток очень много, возникают интересные закономерности.
Такой принцип учёные использовали для моделирования Ge2Sb2Te5 при определенных условиях. Модель довольно точно предсказала, какие лазерные импульсы необходимы для частичного переключения материала в то или иное оптическое состояние.
Учёные вдохновлены результатом и планируют сосредоточиться на прозрачных материалах — именно они были бы крайне перспективны для создания голографических дисплеев.
Результаты опубликованы в журнале npj Computational Materials.