Las computadoras de mañana funcionarán con luz, y las cadenas de nanopartículas de oro son muy prometedoras como conductores de luz. Ahora los científicos de Ludwig-Maximilians-Universitaet LMU en Munich han demostrado cómo pequeñas manchas de plata podrían reducir notablemente el consumo de energía en la computación basada en la luz.
Las computadoras de hoy son más rápidas y más pequeñas que nunca. La última generación de transistores tendrá características estructurales con dimensiones de solo 10 nanómetros. Si las computadoras van a ser aún más rápidas y al mismo tiempo más eficientes energéticamente en estas escalas minúsculas, tendránprobablemente necesite procesar información utilizando partículas de luz en lugar de electrones. Esto se conoce como "computación óptica".
Las redes de fibra óptica ya utilizan la luz para transportar datos a través de largas distancias a alta velocidad y con una pérdida mínima. Sin embargo, los diámetros de los cables más delgados están en el rango del micrómetro, como las ondas de luz, con una longitud de onda de alrededor de unomicrómetro: debe poder oscilar sin obstáculos. Para procesar los datos en un microchip o incluso en un nanochip, se requiere un sistema completamente nuevo.
Una posibilidad sería conducir señales de luz a través de las llamadas oscilaciones de plasmón. Esto implica una partícula de luz fotón que excita la nube de electrones de una nanopartícula de oro para que comience a oscilar. Estas ondas luego viajan a lo largo de una cadena de nanopartículas aproximadamente10% de la velocidad de la luz. Este enfoque logra dos objetivos: dimensiones a escala nanométrica y enorme velocidad. Sin embargo, lo que queda es el consumo de energía. En una cadena compuesta exclusivamente de oro, esto sería casi tan alto como en los transistores convencionales, debido al considerable desarrollo de calor en las partículas de oro.
Una pequeña mancha de plata
Tim Liedl, profesor de física en LMU y PI en el grupo de excelencia Nanosystems Initiative Munich NIM, junto con colegas de la Universidad de Ohio, ha publicado un artículo en la revista Nature Physics, que describe cómo las nanopartículas de plata pueden reducir significativamenteel consumo de energía. Los físicos construyeron una especie de pista de prueba en miniatura con una longitud de alrededor de 100 nanómetros, compuesta de tres nanopartículas: una nanopartícula de oro en cada extremo, con una nanopartícula de plata justo en el medio.
La plata sirve como una especie de intermediario entre las partículas de oro sin disipar energía. Para hacer oscilar el plasmón de la partícula de plata, se requiere más energía de excitación que para el oro. Por lo tanto, la energía simplemente fluye "alrededor de" la partícula de plata ".El transporte está mediado por el acoplamiento de los campos electromagnéticos alrededor de los llamados puntos calientes que se crean entre cada una de las dos partículas de oro y la partícula de plata ", explica Tim Liedl." Esto permite que la energía sea transportada casi sin pérdida,y en una escala de tiempo de femtosegundos "
modelo cuántico de libros de texto
La condición previa decisiva para los experimentos fue el hecho de que Tim Liedl y sus colegas son expertos en la colocación exquisitamente exacta de nanoestructuras. Esto se hace mediante el método de origami de ADN, que permite colocar diferentes nanopartículas cristalinas en nanodistancias definidas con precisión de cada unootros. Experimentos similares se habían llevado a cabo previamente utilizando técnicas de litografía convencionales. Sin embargo, estos no proporcionan la precisión espacial requerida, en particular cuando están involucrados diferentes tipos de metales.
En paralelo, los físicos simularon la configuración experimental en la computadora y confirmaron sus resultados. Además de las simulaciones electrodinámicas clásicas, Alexander Govorov, profesor de física en la Universidad de Ohio, Atenas, EE. UU., Pudo establecer unmodelo mecánico cuántico simple: "En este modelo, las imágenes clásica y mecánica cuántica coinciden muy bien, lo que lo convierte en un ejemplo potencial para los libros de texto".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Ludwig-Maximilians-Universitaet Muenchen LMU . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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