Los científicos saben desde hace mucho tiempo que los materiales sintéticos, llamados metamateriales, pueden manipular ondas electromagnéticas como la luz visible para hacer que se comporten de maneras que no se encuentran en la naturaleza. Eso ha llevado a avances como la obtención de imágenes de súper alta resolución. Ahora, UMass Lowell es parte de un equipo de investigación que está llevando la tecnología de manipulación de la luz en una nueva dirección.

El equipo, que incluye colaboradores de UMass Lowell, King's College de Londres, La Universidad Paris Diderot y la Universidad de Hartford han creado una nueva clase de metamaterial que se puede "ajustar" para cambiar el color de la luz. Esta tecnología podría algún día permitir la comunicación óptica en chip en procesadores de computadora, conduciendo a más pequeños, más rápido, chips de computadora más baratos y de mayor eficiencia energética con un ancho de banda más amplio y mejor almacenamiento de datos, entre otras mejoras. La comunicación óptica en chip también puede crear redes de telecomunicaciones de fibra óptica más eficientes.

"Los chips de computadora de hoy usan electrones para la computación. Los electrones son buenos porque son pequeños, "dijo el profesor Viktor Podolskiy del Departamento de Física y Física Aplicada, quien es el investigador principal del proyecto en UMass Lowell. "Sin embargo, la frecuencia de los electrones no es lo suficientemente rápida. La luz es una combinación de partículas diminutas, llamados fotones, que no tienen masa. Como resultado, los fotones podrían aumentar potencialmente la velocidad de procesamiento del chip ".

Al convertir señales eléctricas en pulsos de luz, la comunicación en el chip reemplazará los cables de cobre obsoletos que se encuentran en los chips de silicio convencionales, Podolskiy explicó. Esto permitirá la comunicación óptica de chip a chip y, por último, comunicación de núcleo a núcleo en el mismo chip.

"El resultado final sería la eliminación del cuello de botella de la comunicación, hacer que la computación paralela sea mucho más rápida, " él dijo, agregando que la energía de los fotones determina el color de la luz. "La gran mayoría de los objetos cotidianos, incluyendo espejos, lentes y fibras ópticas, puede dirigir o absorber estos fotones. Sin embargo, algunos materiales pueden combinar varios fotones juntos, dando como resultado un nuevo fotón de mayor energía y de diferente color ".

Podolskiy dice que permitir la interacción de fotones es clave para el procesamiento de información y la computación óptica. "Desafortunadamente, este proceso no lineal es extremadamente ineficiente y los materiales adecuados para promover la interacción de fotones son muy raros ".

Podolskiy y el equipo de investigación han descubierto que se pueden combinar varios materiales con características no lineales deficientes, dando como resultado un nuevo metamaterial que exhibe propiedades no lineales de vanguardia deseadas.

"La mejora proviene de la forma en que el metamaterial cambia la forma del flujo de fotones, ", dijo." El trabajo abre una nueva dirección en el control de la respuesta no lineal de los materiales y puede encontrar aplicaciones en circuitos ópticos en chip, mejorando drásticamente las comunicaciones en chip ".