As conexões eletrônicas de dados dentro e entre os microchips estão cada vez mais se tornando um gargalo no crescimento exponencial do tráfego de dados em todo o mundo. As conexões ópticas são os sucessores óbvios, mas a transmissão de dados ópticos requer uma fonte de luz em nanoescala adequada, e isso tem faltado. Cientistas da Universidade de Tecnologia de Eindhoven (TU / e) criaram agora uma fonte de luz com as características certas:um nano-LED 1000 vezes mais eficiente do que seus antecessores, e é capaz de lidar com velocidades de dados em gigabits por segundo. Eles publicaram suas descobertas no jornal online Nature Communications .

Nano- ou microwatts

Com os cabos elétricos atingindo seus limites, conexões ópticas como fibra de vidro estão se tornando cada vez mais o padrão para o tráfego de dados. Em distâncias mais longas, quase toda a transmissão de dados é ótica. Dentro de sistemas de computador e microchips, também, o crescimento do tráfego de dados é exponencial, mas esse tráfego ainda é eletrônico, e isso está se tornando cada vez mais um gargalo. Uma vez que essas conexões ('interconexões') respondem pela maior parte da energia consumida pelos chips, muitos cientistas em todo o mundo estão trabalhando para possibilitar interconexões ópticas (fotônicas). Crucial para isso é a fonte de luz que converte os dados em sinais de luz que devem ser pequenos o suficiente para caber nas estruturas microscópicas dos microchips. Ao mesmo tempo, a capacidade de produção e a eficiência devem ser boas. Especialmente a eficiência é um desafio, como pequenas fontes de luz, alimentado por nano ou microwatts, sempre tiveram um desempenho muito ineficiente até hoje.

Menos luz é perdida

Pesquisadores da TU Eindhoven desenvolveram agora um diodo emissor de luz (LED) de algumas centenas de nanômetros com um canal de luz integrado (guia de ondas) para transportar o sinal de luz. Este nano-LED integrado é 1000 vezes mais eficiente do que as melhores variantes desenvolvidas em outros lugares. Os pesquisadores baseados em Eindhoven fizeram progressos especialmente na qualidade do acoplamento integrado da fonte de luz e do guia de ondas, pelo qual muito menos luz é perdida e, portanto, muito mais luz entra no guia de ondas. A eficiência do novo nano-LED atualmente está entre 0,01 e 1 por cento, mas os pesquisadores esperam estar bem acima desse valor em breve, graças a um novo método de produção.

Membrana

Outra característica fundamental do novo nano-LED é que ele está integrado a um substrato de silício em uma membrana de fosforeto de índio. O silício é o material básico para microchips, mas não é adequado para fontes de luz, enquanto o fosfeto de índio é. Além disso, testes revelam que o novo elemento converte sinais elétricos rapidamente em sinais ópticos e pode lidar com velocidades de dados de vários gigabits por segundo.

Os pesquisadores em Eindhoven acreditam que seu nano-LED é uma solução viável que vai tirar o freio do crescimento do tráfego de dados em chips. Contudo, eles são cautelosos quanto às perspectivas. O desenvolvimento ainda não está em um estágio em que possa ser explorado pela indústria e a tecnologia de produção necessária ainda precisa decolar.