La búsqueda de tecnologías de próxima generación otorga una gran importancia a la producción de mayor velocidad y eficiencia con componentes construidos a escalas lo suficientemente pequeñas como para funcionar en un chip de computadora.
Una de las barreras para los avances en las comunicaciones "en chip" es el tamaño de las ondas electromagnéticas en las frecuencias de radio y microondas, que forman la columna vertebral de la tecnología inalámbrica moderna. Las ondas relativamente grandes impiden aún más la miniaturización.
Los científicos que intentan superar estas limitaciones están explorando el potencial del transporte óptico que explota las propiedades de longitudes de onda mucho más pequeñas, como las de las frecuencias terahercios, infrarrojas y visibles.
Un equipo de investigadores del Boston College ha desarrollado el primer sistema de comunicación inalámbrica a nanoescala que funciona a longitudes de onda visibles utilizando antenas que envían y reciben plasmones de superficie con un grado de control sin precedentes, informa el equipo en la última edición de la revista Nature's Informes científicos .
Además, el dispositivo ofrece una configuración "en el plano", una clase preciada de transmisión y recuperación de información bidireccional en una sola ruta, según el estudio, realizado por un equipo en el laboratorio de Evelyn J. y Robert AFerris Profesor de Física Michael J. Naughton.
Los hallazgos marcan un primer paso importante hacia una versión a nanoescala, y equivalente de frecuencia visible, de los sistemas de comunicación inalámbrica existentes, según los investigadores. Tales sistemas en chip podrían usarse para comunicación de alta velocidad, guía de ondas plasmónicas de alta eficienciay conmutación de circuitos en el plano, un proceso que se usa actualmente en pantallas de cristal líquido.
El dispositivo logró la comunicación a través de varias longitudes de onda en pruebas usando microscopía óptica de escaneo de campo cercano, según el coautor principal, Juan M. Merlo, un investigador postdoctoral que inició el proyecto.
"Juan pudo empujarlo más allá del campo cercano, al menos cuatro veces el ancho de una longitud de onda. Esa es la verdadera transmisión de campo lejano y casi todos los dispositivos que usamos a diario, desde nuestros teléfonos celulares hastanuestros autos - se basan en la transmisión de campo lejano ", dijo Naughton.
El dispositivo podría acelerar la transmisión de información hasta en un 60 por ciento en comparación con las técnicas de guía de ondas plasmónicas anteriores y hasta un 50 por ciento más rápido que las guías de ondas de nanocables plasmónicas, informa el equipo.
Los plasmones de superficie son las oscilaciones de electrones acoplados a la interfaz de un campo electromagnético y un metal. Entre sus habilidades únicas, los plasmones de superficie pueden limitar la energía en esa interfaz al encajar en espacios más pequeños que las ondas mismas.
Los investigadores que intentaron explotar estas capacidades de longitud de onda inferior de los plasmones de superficie han desarrollado estructuras metálicas, incluidas las antenas plasmónicas. Pero un problema persistente ha sido la incapacidad de lograr la contención "en línea" de la emisión y la recolección de la radiación electromagnética.
El equipo de BC desarrolló un dispositivo con un proceso de conversión de tres pasos que cambia un plasmón de superficie a un fotón en la transmisión y luego convierte esa partícula electromagnética elemental en un plasmón de superficie a medida que el receptor la recoge.
"Hemos desarrollado un dispositivo donde las antenas plasmónicas se comunican entre sí con los fotones que transmiten entre ellas", dijo Naughton. "Esto se hace con alta eficiencia, con una pérdida de energía reducida en un 50 por ciento entre una antena y la siguiente, que es unmejora significativa sobre arquitecturas comparables "
Central para el nuevo control de los plasmones superficiales fue la creación de una pequeña brecha de aire entre las ondas y la superficie plateada del dispositivo, dijo Merlo, quien obtuvo su doctorado en el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México.quitando una porción del sustrato de vidrio, el equipo redujo la fuerza disruptiva del material sobre los fotones en la transmisión. Expandir y reducir esa brecha resultó crucial para ajustar el dispositivo.
Con las guías de ondas de silicio tradicionales, la dispersión reduce la velocidad de transmisión de información. Sin ese impedimento, el nuevo dispositivo aprovecha la capacidad de los plasmones de superficie para viajar del 90 al 95 por ciento de la velocidad de la luz en una superficie plateada y los fotones que viajan entre las antenas ensu velocidad de luz inherente, dijo Merlo.
"La tecnología óptica basada en silicio ha existido durante años", dijo Merlo. "Lo que estamos haciendo es mejorarla para que sea más rápida. Estamos desarrollando una herramienta para acelerar la fotónica de silicio y mejorar en gran medida las tasas de comunicación".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Boston College . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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