Главным препятствием на этом пути является поглощение поверхностных плазмон-поляритонов в металле, ключевом материале плазмоники. Этот эффект аналогичен сопротивлению в электронике, где энергия электронов теряется и преобразуется в тепло при прохождении тока через резистор. Потери можно компенсировать, закачивая дополнительную энергию в поверхностные плазмон-поляритоны. Однако накачка создает дополнительное тепловыделение, которое ведет к росту температуры не только самих плазмонных компонентов, но и всего процессора. Чем выше поглощение в металле, тем больше потери, и тем более мощная требуется накачка. В свою очередь, это повышает температуру, что снова ведет к росту потерь и осложняет создание усиления, которое должно компенсировать потери, а значит требуется еще большая мощность накачки. Получается цикл, в итоге которого температура может возрасти настолько, что кристалл процессора просто разрушится.

Дмитрий Федянин и Андрей Вишневый, сотрудники лаборатории нанооптики и плазмоники МФТИ, нашли способ решения этой проблемы. Они показали, что использование высокоэффективных термоинтерфейсов слоев теплопроводящих материалов, находящихся между чипом и системой охлаждения и обеспечивающих беспрепятственный отвода тепла, позволит охлаждать высокопроизводительные оптоэлектронные чипы используя обычные для сегодняшнего дня системы охлаждения.

«По результатам компьютерного моделирования Федянин и Вишневый сделали вывод: если оптоэлектронный чип с активными плазмонными волноводами разместить в воздухе, то его температура повысится на несколько сотен градусов Цельсия, что приведет к неработоспособности устройства. Многослойные термоинтерфейсы нано- и микрометровой толщины в сочетании с простыми системами охлаждения способны уменьшить температуру чипа с нескольких сотен до приблизительно 10 градусов Цельсия, относительно температуры окружающей среды. Это открывает широкие перспективы использования оптоэлектронных процессоров: от суперкомпьютеров до компактных электронных устройств», отмечается в сообщении пресс-службы МФТИ.