Investigadores del MIT han propuesto un nuevo sistema que combina materiales ferroeléctricos, del tipo que se usa a menudo para el almacenamiento de datos, con grafeno, una forma bidimensional de carbono conocida por sus excepcionales propiedades electrónicas y mecánicas. La tecnología híbrida resultante podría eventualmente conducir a chips de almacenamiento de datos y computadoras que empaqueten más componentes en un área determinada y sean más rápidos y consuman menos energía.

El nuevo sistema funciona controlando ondas llamadas plasmones de superficie. Estas ondas son oscilaciones de electrones confinados en interfaces entre materiales; en el nuevo sistema, las ondas operan a frecuencias de terahercios. Estas frecuencias se encuentran entre las de la luz infrarroja lejana y las transmisiones de radio por microondas. y se consideran ideales para dispositivos informáticos de próxima generación.

Los hallazgos se informaron en un artículo en Letras de física aplicada por el profesor asociado de ingeniería mecánica Nicholas Fang, postdoctorado Dafei Jin y otros tres.

El sistema proporcionaría una nueva forma de construir dispositivos interconectados que utilizan ondas de luz, como cables de fibra óptica y chips fotónicos, con cables y dispositivos electrónicos. En la actualidad, Dichos puntos de interconexión a menudo forman un cuello de botella que ralentiza la transferencia de datos y aumenta la cantidad de componentes necesarios.

El nuevo sistema del equipo permite que las olas se concentren en escalas de longitud mucho más pequeñas, lo que podría conducir a una ganancia de diez veces en la densidad de componentes que podrían colocarse en un área determinada de un chip, Dice Fang.

El dispositivo de prueba de concepto inicial del equipo utiliza un pequeño trozo de grafeno intercalado entre dos capas del material ferroeléctrico para simplificar, guías de ondas plasmónicas conmutables. Este trabajo utilizó niobato de litio, pero se podrían utilizar muchos otros materiales similares, dicen los investigadores.

La luz se puede limitar en estas guías de ondas a una parte en unos pocos cientos de la longitud de onda del espacio libre, Jin dice:lo que representa una mejora de un orden de magnitud con respecto a cualquier sistema de guía de ondas comparable. "Esto abre áreas interesantes para transmitir y procesar señales ópticas, " él dice.

Es más, el trabajo puede proporcionar una nueva forma de leer y escribir datos electrónicos en dispositivos de memoria ferroeléctricos a muy alta velocidad, dicen los investigadores del MIT.

Dimitri Basov, un profesor de física en la Universidad de California en San Diego que no estaba relacionado con esta investigación, dice que el equipo del MIT "propuso una estructura plasmónica muy interesante, Adecuado para el funcionamiento en el rango de [terahercios] tecnológicamente significativo. … Estoy seguro de que muchos grupos de investigación intentarán implementar estos dispositivos ".

Basov advierte, sin embargo, "La cuestión clave, como en todos los plasmónicos, son pérdidas. Las pérdidas deben explorarse y entenderse a fondo ".

Además de Fang y Jin, la investigación fue realizada por el estudiante graduado Anshuman Kumar, ex postdoctorado Kin Hung Fung (ahora en la Universidad Politécnica de Hong Kong), y el científico investigador Jun Xu. Fue apoyado por la National Science Foundation y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea.