Los crecientes volúmenes de datos en todo el mundo hacen que el procesamiento electrónico convencional alcance sus límites. Por lo tanto, se espera que la tecnología de información futura utilice la luz como medio para la transmisión rápida de datos también dentro de los chips de computadora. Los investigadores bajo la dirección de KIT ahora han demostrado que los nanotubos de carbono son adecuados parautilizar como fuente de luz en chip para la tecnología de información del mañana, cuando se aplican guías de onda nanoestructuradas para obtener las propiedades de luz deseadas. Los científicos ahora presentan sus resultados en Nature Photonics.
En gran escala, la transmisión de datos por la luz se ha convertido en una cuestión de rutina: los cables de fibra de vidrio como guías de onda de luz transmiten señales telefónicas y de Internet, por ejemplo. Para utilizar las ventajas de la luz, es decir, la velocidad y la eficiencia energética, también en elA pequeña escala de chips de computadora, los investigadores de KIT han dado un paso importante desde la investigación fundamental hacia la aplicación. Mediante la integración de los nanotubos de carbono más pequeños en una guía de onda nanoestructurada, han desarrollado un elemento de conmutación miniaturizado compacto que convierte las señales eléctricas en señales ópticas claramente definidas.
"Las nanoestructuras actúan como un cristal fotónico y permiten personalizar las propiedades de la luz del nanotubo de carbono", explican Felix Pyatkov y Valentin Fütterling, los primeros autores del estudio del Instituto de Nanotecnología de KIT. "De esta manera, nosotrospuede generar luz de banda estrecha en el color deseado en el chip ". El procesamiento de la guía de onda define con precisión la longitud de onda a la que se transmite la luz. Mediante grabados que utilizan la litografía de haz de electrones, las guías de onda de varios micrómetros de longitud tienen cavidades más finas.de unos pocos nanómetros de tamaño. Determinan las propiedades ópticas de la guía de ondas. Los cristales fotónicos resultantes reflejan la luz en ciertos colores, un fenómeno observado en la naturaleza en alas de mariposa aparentemente coloridas.
Como nuevas fuentes de luz, los nanotubos de carbono de aproximadamente 1 micrómetro de longitud y 1 nanómetro de diámetro se colocan en contactos metálicos en dirección transversal a la guía de ondas. En KIT, se desarrolló un proceso mediante el cual los nanotubos se pueden integrar específicamenteen estructuras altamente complejas. Los investigadores aplicaron el método de dielectroforesis para la deposición de nanotubos de carbono de la solución y su disposición vertical a la guía de ondas. Esta forma de separar partículas usando campos eléctricos no homogéneos se utilizó originalmente en biología y es muy adecuada para depositar objetos nanoescaladosen materiales portadores. Los nanotubos de carbono integrados en la guía de ondas actúan como una pequeña fuente de luz. Cuando se aplica voltaje eléctrico, producen fotones.
El convertidor de señal de luz / electricidad compacto presentado ahora cumple con los requisitos de la próxima generación de computadoras que combinan componentes electrónicos con guías de onda nanofotónicas. El convertidor de señal agrupa la luz con tanta fuerza como un láser y responde a señales variables con alta velocidad. Yaahora, los componentes optoelectrónicos desarrollados por los investigadores pueden usarse para producir señales de luz en el rango de frecuencia de gigahercios a partir de señales eléctricas.
Entre los principales investigadores involucrados en el proyecto se encontraba Ralph Krupke, quien realiza investigaciones en el Instituto de Nanotecnología KIT y en el Instituto de Ciencia de Materiales de TU Darmstadt, Wolfram HP Pernice, quien se mudó del KIT a la Universidad de Münster un añoy Manfred M. Kappes, Instituto de Química Física e Instituto de Nanotecnología de KIT. El proyecto fue financiado por el programa de Ciencia y Tecnología de Nanosistemas STN de la Asociación Helmholtz. Su objetivo es estudiar los nanosistemas de funcionalidad única y elpotencial de materiales de unos pocos nanómetros en tamaño estructural. La Fundación Volkswagen financió un puesto de estudiante de doctorado para el proyecto de investigación. Además, el proyecto fue apoyado por la plataforma Karlsruhe Nano Micro Facility KNMF.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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