¿Crees que tu computadora es lo suficientemente rápida? Piensa otra vez. ¡Las computadoras del futuro podrían funcionar casi a la velocidad de la luz! Nanofotónica, el estudio de la luz a escala nanométrica, de hecho, podría llevar la velocidad de nuestra tecnología a un nivel completamente diferente. El Centro de Física de Nanoestructuras Integradas (CINAP) del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) ha desarrollado tres componentes clave de un circuito que funciona con luz. Publicado en Comunicaciones de la naturaleza , estos dispositivos combinan las ventajas de la fotónica y la electrónica en la misma plataforma.

Mientras nos acercamos más despacio al punto final de la Ley de Moore:un estado en el que físicamente no podemos reducir mucho más la dimensión de nuestros transistores; el futuro del procesamiento de big data requiere computadoras de alto rendimiento con operaciones de mayor velocidad. Los investigadores calculan que si construimos computadoras que procesan información a través de la luz, en lugar de electrones, la computadora podrá trabajar más rápido. Sin embargo, en dimensiones nanométricas, la longitud de onda de la luz es mayor que el diámetro de la fibra de silicio y por esta razón se puede perder algo de luz. Una solución para controlar la propagación de la luz en la materia puede provenir de plasmones superficiales. Estas son ondas electromagnéticas que se propagan a lo largo de la superficie de algunos materiales conductores como la plata, oro, Aluminio y Cobre. Usando plasmones de superficie, la información óptica se puede transmitir casi a la velocidad de la luz y en volúmenes extremadamente pequeños.

Usando plasmones de superficie en nanocables de plata y semiconductores 2D como disulfuro de molibdeno (MoS2), Los científicos de IBS construyeron tres componentes clave para la comunicación óptica:transistores ópticos, multiplexores ópticos y detectores de señales ópticas.

Estos dispositivos funcionan gracias a un fenómeno llamado interconversión plasmón-excitón-plasmón.

Los científicos de IBS construyeron el transistor óptico interconectando el nanoalambre de plata a una escama de MoS2. La luz que brilla en el dispositivo se convierte en plasmón de superficie, que excitar, de nuevo al plasmón de superficie y finalmente se emite como luz con una longitud de onda más corta en comparación con la entrada inicial. Por ejemplo, si la luz de entrada es verde, la luz de salida puede ser roja.

Los dispositivos de multiplexación de longitud de onda se realizaron de manera similar, pero en lugar de tener solo una escama de MoS2, los investigadores utilizaron una serie de tres materiales semiconductores 2D diferentes que emiten luz en diferentes longitudes de onda. En esta estructura, por ejemplo, una sola luz de entrada (color violeta) genera tres luces de salida (azul, verde y rojo).

Las señales ópticas que se propagan a lo largo del nanoalambre de plata también se pueden transformar y detectar como señales eléctricas mediante un detector de señales ópticas.

"La originalidad de este artículo surge de la interconversión excitón-plasmón. Publicamos antes de la conversión de excitón en plasmón, y de plasmón a excitón usando nanocables de plata / híbridos de semiconductores 2D, pero esta es la primera vez que podemos completar el círculo pasando de plasmones a excitones y de regreso a plasmones. Usando este concepto, creamos transistores ópticos y multiplexores, "explica el profesor Hyun Seok Lee, primer autor de este estudio.