La señal luminosa llega a través de una guía de ondas (izquierda), en la hoja de grafeno de 2 micrómetros de ancho, se genera corriente eléctrica.
El novedoso material grafeno y sus aplicaciones tecnológicas se estudian en la Universidad Tecnológica de Viena. Ahora los científicos lograron combinar detectores de luz de grafeno con chips semiconductores.
Hoy dia, la mayor parte de la información se transmite por luz, por ejemplo, en fibras ópticas. Chips de ordenador, sin embargo, trabajar electrónicamente. En algún lugar entre la autopista de datos ópticos y los chips electrónicos, los fotones deben convertirse en electrones utilizando detectores de luz. Los científicos de la Universidad Tecnológica de Viena han logrado combinar un fotodetector de grafeno con un chip de silicio estándar. Puede transformar la luz de todas las frecuencias importantes utilizadas en las telecomunicaciones en señales eléctricas. Los resultados científicos ya se han publicado en la revista Fotónica de la naturaleza .
¿Potencia de cálculo hecha de carbono?
Tanto la academia como la industria tienen grandes esperanzas en el grafeno. El material, que consta de una sola capa de átomos de carbono dispuestos hexagonalmente, tiene propiedades extraordinarias. Hace dos años, el equipo de Thomas Müller (Instituto de Fotónica, Universidad de Tecnología de Viena) demostró que el grafeno es ideal para convertir la luz en corriente eléctrica. "Hay muchos materiales que pueden transformar la luz en señales eléctricas, pero el grafeno permite una conversión particularmente rápida ", dice Thomas Müller. Por lo tanto, siempre que se vayan a transmitir grandes cantidades de datos en un corto período de tiempo, El grafeno será probablemente el material de elección en el futuro.
Los investigadores tuvieron que recorrer un largo camino desde la prueba básica de lo que el material puede hacer para usarlo en un chip, pero ahora lo lograron. El equipo vienés trabajó junto con investigadores de la Universidad Johannes Kepler de Linz.
"Una guía de ondas estrecha con un diámetro de aproximadamente 200 por 500 nanómetros lleva la señal óptica a la capa de grafeno. Allí, la luz se convierte en una señal eléctrica, que luego se puede procesar en el chip ", Thomas Müller explica.
El grafeno, una hoja bidimensional hecha de átomos de carbono, puede convertir la luz en corriente eléctrica.
Versátil y compacto
Ya ha habido intentos de integrar fotodetectores hechos de otros materiales (como el germanio) directamente en un chip. Sin embargo, estos materiales solo pueden procesar luz de un rango de longitud de onda específico. Los investigadores pudieron demostrar que el grafeno puede convertir igualmente bien todas las longitudes de onda que se utilizan en las telecomunicaciones.
El fotodetector de grafeno no solo es extremadamente rápido, también se puede construir de forma especialmente compacta. 20 000 detectores podrían caber en un solo chip con una superficie de un centímetro cuadrado. Teóricamente el chip podría recibir datos a través de 20 000 canales de información diferentes.
Más velocidad, menos energia
"Estas tecnologías no solo son importantes para transmitir datos a grandes distancias. La transmisión de datos ópticos también se vuelve cada vez más importante para la comunicación dentro de las computadoras", dice Thomas Müller. Cuando los clústeres de computadoras grandes funcionan con muchos núcleos de procesador al mismo tiempo, se debe transferir mucha información entre los núcleos. Como el grafeno permite cambiar entre señales ópticas y eléctricas muy rápidamente, estos datos se pueden intercambiar ópticamente. Esto acelera el intercambio de datos y requiere mucha menos energía eléctrica.
