O arco-íris não consiste apenas em cores - cada cor de luz tem sua própria frequência. Quanto mais frequências você tiver, quanto maior a largura de banda para transmissão de informações.

Usar apenas uma cor de luz por vez em um chip eletrônico atualmente limita as tecnologias com base na detecção de mudanças na cor espalhada, como a detecção de vírus em amostras de sangue, ou processamento de imagens de aviões de vegetação ao monitorar campos ou florestas.

Colocar várias cores em serviço ao mesmo tempo significaria implantar vários canais de informação simultaneamente, ampliando a largura de banda não apenas da eletrônica de hoje, mas também da ainda mais rápida "nanofotônica" que vai depender de fótons - partículas de luz rápidas e sem massa - em vez de elétrons lentos e pesados ​​para processar informações com dispositivos ópticos em nanoescala.

A IBM e a Intel já desenvolveram chips de supercomputador que combinam a maior largura de banda da luz com estruturas eletrônicas tradicionais.

Enquanto os pesquisadores desenvolvem soluções para, eventualmente, substituir a eletrônica pela fotônica, uma equipe liderada pela Purdue University simplificou o processo de fabricação que permite a utilização de várias cores ao mesmo tempo em um chip eletrônico, em vez de uma única cor por vez.

Os pesquisadores também abordaram outro problema na transição da eletrônica para a nanofotônica:os lasers que produzem luz precisarão ser menores para caber no chip.

"Um laser normalmente é um dispositivo monocromático, então é um desafio fazer um laser sintonizável ou policromático, "disse Alexander Kildishev, professor associado de engenharia elétrica e da computação na Purdue University. "Além disso, é um grande desafio fazer com que uma série de nanolasers produza várias cores simultaneamente em um chip. "

Isso requer reduzir o tamanho da "cavidade óptica, "que é um dos principais componentes dos lasers. Pela primeira vez, pesquisadores de Purdue, A Universidade de Stanford e a Universidade de Maryland incorporaram as chamadas metassuperfícies de prata - materiais artificiais mais finos do que ondas de luz - em nanocavidades, tornando os lasers ultrafinos.

"As cavidades ópticas prendem a luz em um laser entre dois espelhos. À medida que os fótons saltam entre os espelhos, a quantidade de luz aumenta para possibilitar os feixes de laser, "Kildishev disse." Nossas nanocavidades fariam lasers on-a-chip ultrafinos e multicoloridos. "

Atualmente, uma espessura diferente de uma cavidade óptica é necessária para cada cor. Ao incorporar uma metassuperfície de prata na nanocavidade, os pesquisadores conseguiram uma espessura uniforme para produzir todas as cores desejadas. Suas descobertas aparecem em Nature Communications .

"Em vez de ajustar a espessura da cavidade óptica para cada cor, ajustamos as larguras dos elementos da metassuperfície, "Kildishev disse.

Metassuperfícies ópticas também poderiam substituir ou complementar lentes tradicionais em dispositivos eletrônicos.

"O que define a espessura de qualquer telefone celular é, na verdade, uma pilha complexa e bastante espessa de lentes, "Kildishev disse." Se pudermos apenas usar uma fina metassuperfície óptica para focar a luz e produzir imagens, então não precisaríamos dessas lentes, ou podemos usar uma pilha mais fina. "