p Pesquisadores do MIT e de várias outras instituições desenvolveram um método para fazer dispositivos fotônicos - semelhante aos dispositivos eletrônicos, mas baseado na luz em vez da eletricidade - que pode dobrar e esticar sem danos. Os dispositivos podem encontrar usos em cabos para conectar dispositivos de computação, ou em sistemas de diagnóstico e monitoramento que podem ser fixados na pele ou implantados no corpo, flexionando facilmente com o tecido natural. p As evidências, que envolvem o uso de um tipo especializado de vidro chamado calcogeneto, são descritos em dois artigos do Professor Associado do MIT Juejun Hu e mais de uma dúzia de outros no MIT, a University of Central Florida, e universidades na China e na França. O artigo está programado para publicação em breve em Luz:Ciência e Aplicações .

p Hu, que é o Professor Associado Merton C. Flemings de Ciência e Engenharia de Materiais, diz que muitas pessoas estão interessadas na possibilidade de tecnologias ópticas que podem esticar e dobrar, especialmente para aplicações como dispositivos de monitoramento montados na pele que podem detectar sinais ópticos diretamente. Esses dispositivos podem, por exemplo, detectar simultaneamente a frequência cardíaca, níveis de oxigênio no sangue, e até mesmo a pressão arterial.

p Dispositivos fotônicos processam feixes de luz diretamente, usando sistemas de LEDs, lentes, e espelhos fabricados com os mesmos processos usados ​​para fabricar microchips eletrônicos. Usar feixes de luz em vez de um fluxo de elétrons pode ter vantagens para muitas aplicações; se os dados originais forem baseados em luz, por exemplo, o processamento óptico evita a necessidade de um processo de conversão.

p Mas a maioria dos dispositivos fotônicos atuais são fabricados a partir de materiais rígidos em substratos rígidos, Hu diz, e, portanto, tem uma "incompatibilidade inerente" para aplicações que "deveriam ser suaves como a pele humana". Mas a maioria dos materiais macios, incluindo a maioria dos polímeros, têm um baixo índice de refração, o que leva a uma capacidade insuficiente de confinar um feixe de luz.

p Em vez de usar esses materiais flexíveis, Hu e sua equipe adotaram uma abordagem inovadora:eles formaram o material rígido - neste caso, uma fina camada de um tipo de vidro chamado calcogeneto - em uma espiral semelhante a uma mola. Assim como o aço pode ser feito para esticar e dobrar quando formado em uma mola, a arquitetura dessa bobina de vidro permite que ela se estique e dobre livremente, enquanto mantém suas propriedades ópticas desejáveis.

p "Você acaba com algo tão flexível quanto borracha, que pode dobrar e esticar, e ainda tem um alto índice de refração e é muito transparente, "Hu diz. Testes mostraram que essas configurações semelhantes a molas, feito diretamente em um substrato de polímero, podem passar por milhares de ciclos de alongamento sem degradação detectável em seu desempenho óptico. A equipe produziu uma variedade de componentes fotônicos, interconectados pelo flexível, guias de ondas semelhantes a molas, tudo em uma matriz de resina epóxi, que foi feito mais rígido perto dos componentes ópticos e mais flexível em torno dos guias de onda.

p Outros tipos de fotônica extensível foram feitos incorporando nanobastões de um material mais rígido em uma base de polímero, mas eles exigem etapas extras de fabricação e não são compatíveis com os sistemas fotônicos existentes, Hu diz.

p Tão flexível, circuitos fotônicos extensíveis também podem ser úteis para aplicações onde os dispositivos precisam estar em conformidade com as superfícies irregulares de algum outro material, como em medidores de tensão. A tecnologia óptica é muito sensível à deformação, de acordo com Hu, e pode detectar deformações de menos de um centésimo de 1 por cento.

p Esta pesquisa ainda está em seus estágios iniciais; A equipe de Hu demonstrou apenas dispositivos únicos de cada vez até agora. "Para ser útil, temos que demonstrar todos os componentes integrados em um único dispositivo, ", diz ele. O trabalho está em andamento para desenvolver a tecnologia até esse ponto para que possa ser aplicada comercialmente, que Hu diz que pode levar mais dois a três anos.

p Em outro artigo publicado na semana passada em Nature Photonics , Hu e seus colaboradores também desenvolveram uma nova maneira de integrar camadas de fotônica, feito de vidro calcogeneto e materiais bidimensionais, como grafeno, com circuito fotônico semicondutor convencional. Os métodos existentes para a integração de tais materiais requerem que eles sejam feitos em uma superfície e, em seguida, descascados e transferidos para a pastilha semicondutora, o que adiciona complexidade significativa ao processo. Em vez de, o novo processo permite que as camadas sejam fabricadas diretamente na superfície do semicondutor, à temperatura ambiente, permitindo fabricação simplificada e alinhamento mais preciso.

p O processo também pode fazer uso do material calcogeneto como uma "camada de passivação, "para proteger os materiais 2-D da degradação causada pela umidade ambiente, e como forma de controlar as características optoeletrônicas de materiais 2-D. O método é genérico e pode ser estendido a outros materiais 2-D emergentes além do grafeno, para expandir e agilizar sua integração com circuitos fotônicos, Hu diz. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.