Os cientistas sabem há muito tempo que os materiais sintéticos - chamados de metamateriais - podem manipular as ondas eletromagnéticas, como a luz visível, para fazer com que se comportem de maneiras que não podem ser encontradas na natureza. Isso levou a avanços, como imagens de resolução superalta. Agora, UMass Lowell faz parte de uma equipe de pesquisa que está levando a tecnologia de manipulação da luz em uma nova direção.

A equipe, que inclui colaboradores da UMass Lowell, King's College London, A Paris Diderot University e a University of Hartford criaram uma nova classe de metamaterial que pode ser "ajustado" para mudar a cor da luz. Esta tecnologia pode um dia permitir a comunicação óptica no chip em processadores de computador, levando a menor, mais rápido, chips de computador mais baratos e mais eficientes em termos de energia, com largura de banda mais ampla e melhor armazenamento de dados, entre outras melhorias. A comunicação óptica no chip também pode criar redes de telecomunicações de fibra óptica mais eficientes.

"Os chips de computador de hoje usam elétrons para computação. Elétrons são bons porque são minúsculos, "disse o Prof. Viktor Podolskiy do Departamento de Física e Física Aplicada, quem é o investigador principal do projeto na UMass Lowell. "Contudo, a frequência dos elétrons não é rápida o suficiente. A luz é uma combinação de partículas minúsculas, chamados fótons, que não têm massa. Como resultado, fótons podem aumentar potencialmente a velocidade de processamento do chip. "

Ao converter sinais elétricos em pulsos de luz, a comunicação no chip irá substituir os fios de cobre obsoletos encontrados em chips de silício convencionais, Podolskiy explicou. Isso permitirá a comunicação óptica chip a chip e, em última análise, comunicação core-to-core no mesmo chip.

“O resultado final seria a remoção do gargalo de comunicação, tornando a computação paralela muito mais rápida, " ele disse, acrescentando que a energia dos fótons determina a cor da luz. "A grande maioria dos objetos do dia a dia, incluindo espelhos, lentes e fibras ópticas, pode orientar ou absorver esses fótons. Contudo, alguns materiais podem combinar vários fótons juntos, resultando em um novo fóton de energia superior e de cor diferente. "

Podolskiy diz que permitir a interação de fótons é a chave para o processamento de informações e computação óptica. "Infelizmente, este processo não linear é extremamente ineficiente e materiais adequados para promover a interação de fótons são muito raros. "

Podolskiy e a equipe de pesquisa descobriram que vários materiais com características não lineares pobres podem ser combinados, resultando em um novo metamaterial que exibe propriedades não lineares de última geração desejadas.

"O aprimoramento vem da maneira como o metamaterial remodela o fluxo de fótons, "disse ele." O trabalho abre uma nova direção no controle da resposta não linear de materiais e pode encontrar aplicações em circuitos ópticos on-chip, melhorando drasticamente as comunicações no chip. "