p Uma nova combinação de materiais pode orientar com eficiência a eletricidade e a luz ao longo do mesmo fio minúsculo, uma descoberta que pode ser um passo em direção à construção de chips de computador capazes de transportar informações digitais na velocidade da luz. p Reportando hoje no jornal de alto impacto da The Optical Society (OSA) Optica , Cientistas ópticos e de materiais da Universidade de Rochester e do Instituto Federal Suíço de Tecnologia em Zurique descrevem um modelo de circuito básico que consiste em um nanofio de prata e um floco de camada única de dissulfeto de molibendo (MoS2).

p Usando um laser para excitar ondas eletromagnéticas chamadas plasmons na superfície do fio, os pesquisadores descobriram que o floco de MoS2 na extremidade do fio gerava forte emissão de luz. Indo na outra direção, enquanto os elétrons excitados relaxavam, eles foram coletados pelo fio e convertidos de volta em plasmons, que emitia luz do mesmo comprimento de onda.

p "Descobrimos que há uma interação pronunciada em nanoescala de matéria-luz entre os plasmons e o material atomicamente fino que pode ser explorado em circuitos integrados nanofotônicos, "disse Nick Vamivakas, professor assistente de óptica quântica e física quântica na Universidade de Rochester e autor sênior do artigo.

p Normalmente, cerca de um terço da energia restante seria perdido a cada poucos mícrons (milionésimos de metro) que os plasmons viajassem ao longo do fio, explicou Kenneth Goodfellow, um estudante de pós-graduação no Instituto de Óptica de Rochester e autor principal do Optica papel.

p "Foi surpreendente ver que sobrou energia suficiente após a viagem de ida e volta, "disse Goodfellow.

p Os dispositivos fotônicos podem ser muito mais rápidos do que os eletrônicos, mas são mais volumosos porque os dispositivos que focalizam a luz não podem ser miniaturizados tão bem quanto os circuitos eletrônicos, disse Goodfellow. Os novos resultados prometem orientar a transmissão da luz, e manter a intensidade do sinal, em dimensões muito pequenas.

p Desde a descoberta do grafeno, uma única camada de carbono que pode ser extraída da grafite com fita adesiva, os cientistas têm explorado rapidamente o mundo dos materiais bidimensionais. Esses materiais têm propriedades únicas não vistas em sua forma volumosa.

p Como o grafeno, MoS2 é feito de camadas que estão fracamente ligadas umas às outras, para que possam ser facilmente separados. Em massa MoS2, elétrons e fótons interagem como fariam em semicondutores tradicionais, como o silício e o arseneto de gálio. Como MoS2 é reduzido a camadas cada vez mais finas, a transferência de energia entre elétrons e fótons torna-se mais eficiente.

p A chave para as propriedades fotônicas desejáveis ​​do MoS2 está na estrutura de seu gap de energia. Conforme a contagem da camada do material diminui, faz a transição de uma lacuna de banda indireta para direta, o que permite que os elétrons se movam facilmente entre as bandas de energia, liberando fótons. O grafeno é ineficiente na emissão de luz porque não tem gap.

p Combinar eletrônica e fotônica nos mesmos circuitos integrados pode melhorar drasticamente o desempenho e a eficiência da tecnologia móvel. Os pesquisadores dizem que o próximo passo é demonstrar seu circuito primitivo com diodos emissores de luz.