Una antena óptica a nanoescala desarrollada por investigadores de A * STAR permite la manipulación de ondas de luz visible en la escala de microchips. Estas nanoantenas pueden permitir el desarrollo de sistemas de imágenes de alta resolución en pequeños dispositivos móviles.

Los fotones en los haces de luz pueden transportar más información que los electrones que viajan a través del cableado eléctrico. Si la luz pudiera dirigirse dentro de chips a nanoescala como un medio de transferencia de datos inalámbrica, podría abrir el camino a tecnologías como la obtención de imágenes de alta velocidad para usos médicos, y pantallas de teléfonos que cuentan con alta resolución, pantallas tridimensionales.

Ahora, Jinfa Ho, Joel Yang, y Arseniy Kuznetsov y su equipo en el Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales de A * STAR han desarrollado una antena a nanoescala que puede transmitir ondas de luz a escala de chip. Crucialmente, su diseño es el primero en permitir un control preciso de la dirección en la que viajan las ondas de luz, al tiempo que limita la fuga de radiación que podría crear interferencias entre los componentes.

La mayoría de la gente reconocería las antenas de radio puntiagudas de los techos de los edificios, que comprende un elemento de alimentación activo y una serie de varillas metálicas paralelas, o 'directores dipolos'. Este diseño, llamada antena Yagi-Uda, es un método de transmisión de ondas de radio de gran éxito; el tamaño de cada dipolo está diseñado para responder a ondas de radio de longitudes de onda específicas y dirigirlas según sea necesario.

"Para que las antenas Yagi-Uda funcionen en el régimen de longitud de onda óptica, deben reducirse a tamaños nanométricos, "dice Ho." La mayoría de los intentos anteriores retuvieron el uso de metales, que tienen pérdidas significativas en las frecuencias ópticas debido a la absorción en el metal. En su lugar, usamos un dipolo de fuente de oro configurado en forma de pajarita, junto con directores de silicio (ver imagen de arriba). "Es el uso de estructuras plasmónicas (corbata de lazo de oro) y dieléctricas (director de silicio) lo que conduce a la naturaleza híbrida de la nanoantena.

El punto caliente del campo eléctrico creado en el medio de la pajarita cuando la antena estaba en uso mejoró enormemente las propiedades fotoluminiscentes del oro. Esto permitió a los investigadores tomar imágenes de la pequeña antena y manipular la dirección de la señal de luz. El uso de directores de silicio significó que se mantuvieran altas fuerzas dipolo en toda la antena, con bajas pérdidas de disipación.

"Al excitar varios dipolos muy próximos entre sí con la diferencia de fase correcta, Mejoramos la radiación en la dirección deseada gracias a la interferencia destructiva y constructiva, "explica Ho." Esto mejoró la directividad en comparación con los diseños anteriores ".

El siguiente paso del equipo es crear una nanoantena que cambiará la dirección de emisión bajo diferentes señales eléctricas. "Imagine matrices de nanoantenas que emiten luz en diferentes direcciones, crear imágenes de alta resolución visibles desde múltiples puntos de vista, "agrega Yang.