Progresos en el desarrollo de dispositivos nanofotónicos capaces de soportar altas temperaturas y condiciones adversas para aplicaciones que incluyen el almacenamiento de datos. sintiendo El cuidado de la salud y la energía dependerán de que la comunidad de investigación y la industria adopten nuevos materiales de "cerámica plasmónica". según un comentario de esta semana en la revista Ciencias .

En un enfoque nanofotónico prometedor, los plasmónicos, se utilizan nubes de electrones llamadas plasmones de superficie para manipular y controlar la luz en la escala nanométrica. Los dispositivos plasmónicos en desarrollo a menudo se basan en el uso de metales como el oro y la plata, que no son prácticos para la mayoría de las aplicaciones industriales porque no pueden soportar el calor extremo y otras condiciones duras. Tampoco son compatibles con el proceso de fabricación de semiconductores de óxido metálico complementario (CMOS) utilizado para construir circuitos integrados.

Ahora los investigadores proponen el uso de cerámicas plasmónicas como nitruro de titanio y nitruro de circonio en lugar de oro y plata.

"Recientemente hemos demostrado que las cerámicas plasmónicas ofrecen propiedades similares al oro, pero tienen ventajas que estos metales nobles no tienen, "dijo Alexandra Boltasseva, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue.

Fue coautora de un artículo de Perspectives esta semana en Ciencias con Vladimir M. Shalaev, director científico de nanofotónica en el Centro de Nanotecnología Birck de Purdue y profesor distinguido de ingeniería eléctrica e informática.

Los materiales cerámicos plasmónicos son prometedores para varios avances potenciales, incluida la grabación y el almacenamiento de datos mucho más densos de lo que ahora es posible; sensores capaces de soportar altas temperaturas para las industrias del petróleo y el gas; nuevos tipos de sistemas de captación de luz y recuperación de energía residual; circuitos electrónicos que aprovechan la luz para procesar información; y tratamiento del cáncer.

"Es posible que solo pasen unos años antes de que tengamos algunos dispositivos y nuevas funcionalidades posibles gracias a los plasmónicos, "Dijo Boltasseva.

Shalaev y Boltasseva formaron Nano-Meta Technologies Inc. en el Parque de Investigación Purdue, y están trabajando para desarrollar una nueva tecnología para la grabación de datos en discos duros de computadora basada en la grabación magnética asistida por calor, o HAMR; termofotovoltaica solar, en el que una capa ultrafina de "metamateriales" plasmónicos podría mejorar la eficiencia de las células solares; y un nuevo enfoque terapéutico clínico que utiliza nanopartículas para el tratamiento del cáncer.

HAMR podría hacer posible el registro de datos en una pequeña escala sin precedentes utilizando "nanoantenas" y aumentar la cantidad de datos que se pueden almacenar en un disco magnético estándar de 10 a 100 veces. Dijo Shalaev.

En la terapia del cáncer, Las nanopartículas se inyectan en el torrente sanguíneo y se agregan alrededor de los tumores. Cuando se expone a una fuente de luz, se calientan, matar las células cancerosas. Sin embargo, Las partículas de oro representan un desafío porque deben moldearse en formas geométricas específicas, como "nanoconchas, "o no funcionarán.

"Pero con el nitruro de titanio podemos usar partículas simples y pequeñas como nanoesferas, y funcionarán tan bien como las complejas geometrías requeridas para el oro, "Dijo Boltasseva.

Otras aplicaciones potenciales incluyen pequeños fotodetectores e interconexiones de luz y moduladores lo suficientemente pequeños como para caber en chips electrónicos.