Pesquisadores do Centro de Tecnologia Nanofotônica (NTC) da Universidade Politécnica de Valência (UPV) projetaram novas nanoantenas de silício com aplicações diretas em comunicação e processamento de dados para a próxima geração de chips fotônicos reconfiguráveis. Esse tipo de configuração abre as portas para o desenvolvimento de novos nanobiossensores em miniatura e para o projeto de futuros sistemas e redes baseados em óptica quântica. O trabalho dos pesquisadores da UPV foi publicado no ACS Photonics Diário.

Os resultados da pesquisa conduzida pela equipe NTC-UPV combinam os benefícios das aplicações sem fio dielétricas e os benefícios da plasmônica. Isso abre o caminho para uma nova geração de redes híbridas ultra-integradas, qual é a principal contribuição da pesquisa.

"Provamos experimentalmente a primeira conexão dielétrico-plasmônica sem fio graças a um novo tipo de nanoantena dielétrica que supera as limitações da plasmônica, abrindo a porta para novas configurações híbridas. Os resultados que obtivemos têm uma implicação direta no projeto de redes de comunicação reconfiguráveis ​​dentro do chip, no desenvolvimento de dispositivos ópticos ultrarrápidos, e na implementação prática de biossensores ultracompactos. Graças às estruturas plasmônicas, isso também abre a porta para a criação de interfaces com sistemas quânticos futuros, "diz Javier Martí, chefe do Centro de Tecnologia Nanofotônica da UPV.

Mais eficiente

Sergio Lechago, pesquisador do NTC e co-autor do estudo, explica que os dispositivos plasmônicos têm permitido o desenvolvimento de aplicações importantes em campos como espectroscopia, campo próximo e microscopia óptica de detecção, graças à sua capacidade única de manipular a luz em um nível nano.

Dentro das comunicações integradas no chip, plasmonics permitem o desenvolvimento de dispositivos ultracompactos e acessíveis (moduladores, detectores ou fontes) que podem funcionar em velocidades de operação muito altas com baixo consumo de energia. “A forma natural de interconectar esses dispositivos no chip óptico é usando nanoguidas metálicos. orientar a luz através desses dispositivos leva a perdas de propagação muito altas e acarreta certas restrições em relação à reconfigurabilidade, "explica Carlos García Meca, do NTC e co-autor do estudo.

“O uso de nanoantenas plasmônicas tem sido proposto para substituir e melhorar o desempenho das interconexões metálicas guiadas, mas essas antenas possuem baixa diretividade e altas perdas que dificultam seu uso em muitas aplicações práticas. Nesse trabalho, superamos todas essas limitações com a introdução de um novo design dielétrico de nanoantena que atua como uma interface eficiente para sistemas plasmônicos. Isso torna possível combinar os benefícios da plasmônica com os da fotônica de silício, o que pode levar a mais eficiente, chips rápidos e reconfiguráveis, "acrescenta García Meca.

Este novo avanço desenvolvido nos laboratórios do Centro de Tecnologia Nanofotônica da UPV poderá ser aplicado também em áreas como a bioquímica ou agroalimentar, graças ao papel que esses sistemas híbridos podem desempenhar como sensores com múltiplas finalidades, permitindo a interação da luz com estruturas nanoscópicas orgânicas e inorgânicas.