Investigadores del Centro de Tecnología Nanofotónica (NTC) de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) han diseñado nuevas nanoantenas de silicio con aplicaciones directas en comunicación y procesamiento de datos para la próxima generación de chips fotónicos reconfigurables. Este tipo de configuración abre la puerta al desarrollo de nuevos nanobiosensores en miniatura y al diseño de futuros sistemas y redes basados ​​en la óptica cuántica. El trabajo de los investigadores de la UPV ha sido publicado en la Fotónica ACS diario.

Los resultados de la investigación realizada por el equipo de NTC-UPV combinan los beneficios de las aplicaciones dieléctricas inalámbricas y los beneficios de los plasmónicos. Esto abre el camino a una nueva generación de redes híbridas ultra integradas, que es el principal aporte de la investigación.

"Probamos experimentalmente la primera conexión dieléctrica-plasmónica inalámbrica gracias a un nuevo tipo de nanoantena dieléctrica que supera las limitaciones de los plasmónicos, abriendo la puerta a nuevas configuraciones híbridas. Los resultados que hemos obtenido tienen una implicación directa en el diseño de redes de comunicación reconfigurables dentro del chip, en el desarrollo de dispositivos ópticos ultrarrápidos, y en la implementación práctica de biosensores ultracompactos. Gracias a las estructuras plasmónicas, esto también abre la puerta a la creación de interfaces con futuros sistemas cuánticos, "dice Javier Martí, responsable del Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV.

Más eficiente

Sergio Lechago, investigador del NTC y coautor del estudio, explica que los dispositivos plasmónicos han permitido el desarrollo de importantes aplicaciones en campos como la espectroscopia, microscopía óptica de campo cercano y de detección, gracias a su capacidad única de manipular la luz a un nivel nano.

Dentro de las comunicaciones integradas en el chip, Los plasmónicos permiten el desarrollo de dispositivos ultracompactos y asequibles (moduladores, detectores o fuentes) que pueden funcionar a velocidades de operación muy altas con un bajo consumo de energía. "La forma natural de interconectar estos dispositivos en el chip óptico es mediante el uso de nanoguías metálicas. Sin embargo, la conducción de la luz a través de estos dispositivos provoca pérdidas de propagación muy elevadas y conlleva ciertas restricciones en cuanto a la reconfigurabilidad, "explica Carlos García Meca, del NTC y coautor del estudio.

"Se ha propuesto el uso de nanoantenas plasmónicas para reemplazar y mejorar el rendimiento de las interconexiones metálicas guiadas, pero estas antenas tienen baja directividad y altas pérdidas que dificultan su uso en muchas aplicaciones prácticas. En este trabajo, superamos todas estas limitaciones mediante la introducción de un nuevo diseño de nanoantena dieléctrica que actúa como una interfaz eficiente para los sistemas plasmónicos. Esto hace posible combinar los beneficios de la plasmónica con los de la fotónica de silicio, que puede conducir a más eficientes, chips rápidos y reconfigurables, ", añade García Meca.

Este nuevo avance desarrollado en los laboratorios del Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV podría aplicarse también a campos como la industria bioquímica o agroalimentaria, gracias al papel que estos sistemas híbridos pueden desempeñar como sensores con múltiples propósitos, permitiendo la interacción de la luz con estructuras orgánicas e inorgánicas nanoscópicas.