Los investigadores han desarrollado un dispositivo emisor de luz ultrarrápido que puede encenderse y apagarse 90 mil millones de veces por segundo y podría formar la base de la computación óptica.
En su nivel más básico, la batería de su teléfono inteligente está alimentando miles de millones de transistores que usan electrones para encender y apagar miles de millones de veces por segundo. Pero si los microchips podrían usar fotones en lugar de electrones para procesar y transmitir datos, las computadoras podrían funcionar aún más rápido.
Pero los primeros ingenieros deben construir una fuente de luz que pueda encenderse y apagarse rápidamente. Si bien los láseres pueden cumplir con este requisito, necesitan mucha energía y son difíciles de manejar para integrarse en los chips de la computadora.
Los investigadores de la Universidad de Duke están ahora un paso más cerca de dicha fuente de luz. En un nuevo estudio, un equipo de la Escuela de Ingeniería de Pratt presionó los puntos cuánticos de semiconductores para emitir luz a más de 90 mil millones de gigahercios. Este llamado dispositivo plasmónico podríaalgún día se utilizará en chips informáticos ópticos o para la comunicación óptica entre microchips electrónicos tradicionales.
El estudio fue publicado en línea el 27 de julio en Comunicaciones de la naturaleza .
"Esto es algo que la comunidad científica ha querido hacer durante mucho tiempo", dijo Maiken Mikkelsen, profesor asistente de ingeniería eléctrica y informática y física en Duke. "Ahora podemos comenzar a pensar en hacer dispositivos de conmutación rápida".basado en esta investigación, por lo que hay mucha emoción sobre esta demostración "
El nuevo registro de velocidad se estableció usando plasmónicos. Cuando un láser brilla en la superficie de un cubo plateado de solo 75 nanómetros de ancho, los electrones libres en su superficie comienzan a oscilar juntos en una onda. Estas oscilaciones crean su propia luz, que reaccionade nuevo con los electrones libres. La energía atrapada en la superficie del nanocubo de esta manera se llama plasmón.
El plasmón crea un intenso campo electromagnético entre el nanocubo de plata y una delgada lámina de oro colocada a solo 20 átomos de distancia. Este campo interactúa con puntos cuánticos, esferas de material semiconductor de solo seis nanómetros de ancho, que se intercalan entrenanocubo y el oro. Los puntos cuánticos, a su vez, producen una emisión direccional y eficiente de fotones que se pueden encender y apagar a más de 90 gigahercios.
"Existe un gran interés en reemplazar los láseres con LED para la comunicación óptica a corta distancia, pero estas ideas siempre han estado limitadas por la baja tasa de emisión de materiales fluorescentes, la falta de eficiencia y la incapacidad para dirigir los fotones", dijo Gleb Akselrod,una investigación postdoctoral en el laboratorio de Mikkelsen: "Ahora hemos dado un paso importante para resolver estos problemas".
"El objetivo final es integrar nuestra tecnología en un dispositivo que pueda excitarse óptica o eléctricamente", dijo Thang Hoang, también investigador postdoctoral en el laboratorio de Mikkelsen. "Eso es algo que creo que todos, incluidas las agencias de financiación, están presionandobastante difícil para "
El grupo ahora está trabajando para usar la estructura plasmónica para crear una sola fuente de fotones, una necesidad para comunicaciones cuánticas extremadamente seguras, al intercalar un único punto cuántico en la brecha entre el nanocubo de plata y la lámina de oro. También están intentandopara colocar y orientar con precisión los puntos cuánticos para crear las velocidades de fluorescencia más rápidas posibles.
Además de sus posibles impactos tecnológicos, la investigación demuestra que los materiales conocidos no necesitan estar limitados por sus propiedades intrínsecas.
"Al adaptar el entorno alrededor de un material, como lo hemos hecho aquí con semiconductores, podemos crear nuevos materiales de diseño con casi cualquier propiedad óptica que deseemos", dijo Mikkelsen. "Y esa es un área emergente en la que es fascinante pensar."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :