En un gran avance para las futuras computadoras híbridas óptico-electrónicas, Los científicos de EPFL han desarrollado una técnica ultrarrápida que puede rastrear la luz y los electrones mientras viajan a través de una superficie nanoestructurada.

Cuando la luz se acopla a los electrones en una superficie, su movimiento concertado puede viajar como una onda guiada por la geometría de la superficie misma. Estas ondas se conocen como "plasmones de superficie" y podrían ser útiles en telecomunicaciones y computación futura. donde los datos se transportarán a través de procesadores utilizando luz en lugar de electricidad. Además de ser más eficientes energéticamente, Estos procesadores podrían miniaturizarse hasta la nanoescala para construir sensores de alta resolución y sistemas de procesamiento de señales de tamaño nanométrico. Pero estos procesadores se construirían apilando diferentes capas de materiales avanzados y, hasta aquí, no tenemos una forma confiable de rastrear la luz guiada a medida que se mueve a través de sus interfaces. Los científicos de EPFL ahora han hecho exactamente eso usando un nuevo, método ultrarrápido. El avance se publica hoy en Comunicaciones de la naturaleza .

El laboratorio de Fabrizio Carbone en EPFL dirigió el proyecto para crear una pequeña matriz de antenas que permitiría a los plasmones viajar a través de una interfaz. La matriz consistía en una membrana extremadamente delgada de nitruro de silicio (50 nm de espesor) cubierta con una película de plata aún más delgada (30 nm de espesor). Luego, los científicos "perforaron" una serie de nanoagujeros a través de la superficie que actuarían como antenas, los "puntos calientes" de plasmón.

Luego, los investigadores dispararon pulsos de láser ultrarrápidos (luz) sobre la matriz para iluminar las antenas. Con un retardo temporal controlado, Luego se dispararon pulsos de electrones ultracortos a través de la pila multicapa, para mapear los plasmones irradiados por las antenas en la interfaz entre la película de plata y la membrana de nitruro de silicio. Usando una técnica ultrarrápida llamada PINEM, que puede "ver" plasmones de superficie, incluso cuando están vinculados a una interfaz oculta, los científicos pudieron filmar realmente la propagación de la luz guiada y leer su perfil espacial a lo largo de la película.

"Intentar ver plasmones en estas interfaces entre capas es un poco como intentar filmar a la gente en una casa desde el exterior, "explica Fabrizio Carbone." Una cámara normal no te mostrará nada; pero si usa microondas o una imagen de seguimiento de energía similar, se puede ver a través de las paredes ".

El documento actual allana el camino para diseñar y controlar campos plasmónicos confinados en estructuras multicapa, que es clave para futuros dispositivos optoelectrónicos.