p Pela primeira vez, pesquisadores usaram minúsculas engrenagens feitas de germânio para gerar um vórtice de luz retorcida que gira em torno de seu eixo de viagem como um saca-rolhas. Como o germânio é compatível com o silício usado para fazer chips de computador, a nova fonte de luz poderia ser usada para aumentar a quantidade de dados que podem ser transmitidos com comunicação e computação óptica baseada em chip. p Os pesquisadores, da Universidade de Southampton no Reino Unido, e a Universidade de Tóquio, Toyohashi University of Technology e Hitachi Ltd., tudo no Japão, descrever as novas engrenagens emissoras de luz no jornal The Optical Society (OSA) Optics Express . Com um raio de um mícron ou menos, 250, 000 das engrenagens poderiam ser embaladas em apenas um milímetro quadrado de um chip de computador.

p Existe um grande interesse em gerar luz distorcida, ou tem momento angular orbital, por causa de suas vantagens para comunicações e computação. Hoje, a luz é usada para transportar informações variando o número de fótons emitidos ou alternando entre os dois estados de polarização da luz. Com luz distorcida, cada torção pode representar um valor ou letra diferente, permitindo a codificação de muito mais informações usando menos luz.

p "Nossos novos microgears possuem o potencial de um laser que pode ser integrado em um substrato de silício - o último componente necessário para criar um circuito óptico integrado em um computador, "disse o primeiro autor do jornal, Abdelrahman Al-Attili, da Universidade de Southampton. "Esses minúsculos circuitos baseados em ótica usam luz torcida para transmitir grandes quantidades de dados."

p Usando tensão para melhorar a emissão de luz

p Foi impossível fazer uma fonte de luz miniaturizada utilizável em silício, o material comumente usado para fazer chips de computador e componentes associados, porque as propriedades do material levaram a uma baixa eficiência de geração de luz. Embora o germânio tenha limitações semelhantes, aplicar tensão esticando-o pode melhorar sua eficiência de emissão de luz.

p "Anteriormente, a deformação que poderia ser aplicada ao germânio não era grande o suficiente para criar luz com eficiência sem degradar o material, "disse Al-Attili." Nosso novo design de microgear ajuda a superar esse desafio. "

p O novo design apresenta microgears que são independentes nas bordas para que possam ser esticados por uma película de óxido depositada sobre as estruturas. Isso permite que a tensão de tração seja aplicada sem quebrar a estrutura cristalina do germânio. As engrenagens ficam em um pedestal de silício que as conecta ao topo do substrato de silício e permite que o calor seja dissipado durante a operação.

p Para demonstrar seu novo design, os pesquisadores usaram litografia de feixe de elétrons para fabricar as finas características físicas que formam os dentes das engrenagens. Eles então iluminaram as engrenagens com um laser verde padrão que não emitia luz retorcida. Depois que o microgear absorveu a luz verde, ele gera seus próprios fótons que circulam pelas bordas formando uma luz retorcida que é refletida verticalmente para fora da engrenagem pelos dentes periódicos.

p Simulações ópticas de precisão

p Os pesquisadores testaram e ajustaram seu projeto usando simulações de computador que modelam a maneira como a luz se propaga nas engrenagens ao longo de nanossegundos ou até mesmo em períodos de tempo mais curtos. Ao comparar a emissão de luz do protótipo com os resultados da simulação de computador, eles puderam confirmar que as engrenagens geravam luz distorcida.

p "Podemos projetar com precisão nosso dispositivo para controlar o número de rotações por comprimento de onda de propagação e o comprimento de onda da luz emitida, "disse Al-Attili.

p Os pesquisadores agora estão trabalhando para melhorar ainda mais a eficiência da emissão de luz dos microgears de germânio. Se for bem sucedido, essa tecnologia possibilitaria a integração de milhares de lasers em um chip de silício para a transmissão de informações.

p "As tecnologias de fabricação de silício que foram desenvolvidas para fazer dispositivos eletrônicos agora podem ser aplicadas para fazer vários dispositivos ópticos, "disse Al-Attili." Nossos microgears são apenas um exemplo de como esses recursos podem ser usados ​​para fazer dispositivos em nano e microescala. "