(Phys.org) —Al girar un interruptor de luz, un interruptor de luz a nanoescala, algún día podría aumentar drásticamente la velocidad de transmisión de datos, desde la transmisión de películas hasta la aceleración del cómputo más intensivo en datos. Hoy dia, El flujo de información en una computadora se basa en pulsos eléctricos. Pero si una señal eléctrica pudiera controlar un interruptor de luz, los "unos y ceros" que dan significado a los datos podrían correr a través de circuitos de computadora a diez veces la velocidad actual. Un aumento de diez veces en la velocidad significaría un aumento similar en el volumen de información que se puede procesar.

Por supuesto, Las señales eléctricas se utilizan para modular la luz en las fibras ópticas que transmiten cantidades masivas de datos a la vuelta de la esquina y alrededor del mundo. Pero aprovechar la luz para impulsar la comunicación entre chips dentro de un circuito de computadora ha demostrado ser un objetivo difícil de alcanzar. A la escala de los circuitos informáticos, materiales como el silicio no pueden absorber la luz de manera eficiente, y los dispositivos que pueden funcionar bien son demasiado voluminosos para integrarlos en un chip.

Así que la emoción es alta por el grafeno, un material sometido a un intenso estudio durante solo una década, podría hacer el truco. Los cristales de grafeno de carbono de un solo átomo de espesor absorben todas las longitudes de onda de la luz, y a ciertos voltajes, Los pulsos eléctricos pueden activar y desactivar la absorción de luz del material, la clave para la transmisión de datos. Este rasgo y la "huella" del tamaño nanométrico del grafeno lo convierten en un candidato ideal para dispositivos ópticos ultraminiatura que podrían instalarse por miles en un chip para controlar el flujo de tráfico.

"No hemos llegado todavía, "dice Feng Wang, profesor asistente de física y becario Bakar, "pero la notable combinación de propiedades eléctricas y ópticas del grafeno, y su potencial para la nanofabricación es muy prometedor para la optoelectrónica ".

El laboratorio de Wang estudia cómo los campos eléctricos modulan las propiedades ópticas de varios materiales. El programa Bakar Fellows apoya sus esfuerzos por desarrollar moduladores de grafeno para la comunicación de chip a chip. Porque está manipulando fotones, puede hacer gran parte de la investigación bajo un microscopio óptico. Con este aumento relativamente bajo, una capa de grafeno parece una hoja delgada continua. Pero bajo el poder de un microscopio de efecto túnel que puede resolver átomos individuales, Aparece la configuración atómica similar a una malla de gallinero del material.

Wang creció en Nanchang en el sur de China y fue a la universidad en Shanghai. Recibió su doctorado en física en Columbia y realizó un postdoctorado en Berkeley antes de unirse a la facultad de física. Su enfoque en el potencial del grafeno para impulsar el rendimiento de chip a chip en circuitos de computadoras comenzó hace unos seis años. Antes de que, estudió nanotubos de carbono, un material de carbono unidimensional.

"Nuestro laboratorio se centra principalmente en la física fundamental de cómo la luz interactúa con los materiales a nanoescala, y qué propiedades novedosas surgen, "Dice Wang. Esto me fascina mucho.

"Pero explorar formas de explotar algunos de estos comportamientos novedosos en microelectrónica es igualmente emocionante. La investigación básica puede revelar aplicaciones del mundo real. Es una gran combinación".

En el horizonte Wang puede ver el grafeno integrado en generadores de imágenes infrarrojos y sensores ópticos, y posiblemente se utilice para detectar cambios reveladores en células enfermas. El metabolismo cambia el pH, o acidez, de células, y las células cancerosas de metabolización rápida tienen firmas metabólicas distintas. Variaciones locales de pH, Sucesivamente, alterar las propiedades de absorción óptica del grafeno. Esto podría medirse para ayudar en el diagnóstico.

Similar, el grafeno podría algún día ayudar a la detección de enfermedades neurológicas. Las neuronas se comunican con pulsos de iones, su llamado "potencial de acción", y la liberación de iones modificó la absorción óptica del grafeno. Tal cambio en el grafeno podría potencialmente usarse para detectar la actividad neuronal.

Estas aplicaciones están muy por debajo de la línea, Wang dice:aunque no está fuera de discusión. Por ahora, parece completamente absorbido por la física de este nanomaterial verdaderamente absorbente.