Uma quase partícula que viaja ao longo da interface de um metal e material dielétrico pode ser a solução para problemas causados ​​pelo encolhimento de componentes eletrônicos, de acordo com uma equipe internacional de engenheiros.

"Os chips microeletrônicos são onipresentes hoje, "disse Akhlesh Lakhtakia, Evan Pugh University Professor e Charles Godfrey Binder Professor de Ciências da Engenharia e Mecânica, Estado de Penn. "Tempo de atraso para propagação de sinal em interconexões de fio metálico, perda elétrica em metais levando ao aumento da temperatura, e a conversa cruzada entre interconexões vizinhas decorrentes da miniaturização e densificação limita a velocidade desses chips. "

Esses componentes eletrônicos estão em nossos smartphones, tablets, computadores e sistemas de segurança e são usados ​​em equipamentos hospitalares, instalações de defesa e nossa infraestrutura de transporte.

Os pesquisadores exploraram uma variedade de maneiras de resolver o problema de conectar vários componentes miniaturizados em um mundo de circuitos cada vez menores. Enquanto fotônica, o uso da luz para transportar informações, é atraente por causa de sua velocidade, esta abordagem é problemática porque os guias de onda para a luz são maiores do que os circuitos microeletrônicos atuais, o que torna as conexões difíceis.

Uma onda SPP modulada por pulso se movendo para a direita, guiado pela interface de um material dielétrico (acima) e um metal (abaixo), repentinamente encontra a substituição do material dielétrico por ar. A maior parte da energia é transmitida para a interface ar / metal, mas parte é refletida para a interface dielétrica / metal. O vídeo abrange 120 femtossegundos.

Os pesquisadores relatam em uma edição recente da Relatórios Científicos que "O sinal pode viajar longas distâncias sem perda significativa de fidelidade, "e que" os sinais podem ser transferidos por ondas SPP em várias dezenas de micrômetros (de ar) em chips microeletrônicos. "

Eles também observam que os cálculos indicam que as ondas SPP podem transferir informações em torno de um canto côncavo - uma situação, junto com as lacunas de ar, que é comum em microcircuito.

SPPs são um fenômeno de grupo. Essas quase-partículas viajam ao longo da interface de um metal condutor e um dielétrico - um material não condutor que pode suportar um campo eletromagnético - e em um nível macroscópico, aparecem como uma onda.

De acordo com Lakhtakia, SPPs são o que dão ao ouro seu brilho cintilante particular. Um efeito de superfície, sob certas condições, elétrons no metal e cargas polarizadas no material dielétrico podem atuar juntos e formar uma onda SPP. Esta onda, guiado pela interface dos dois materiais pode continuar a se propagar mesmo se o fio de metal quebrar ou se a interface dielétrica de metal terminar abruptamente. A onda SPP pode viajar no ar por alguns 10s de micrômetros ou o equivalente a 600 transistores colocados ponta a ponta em um chip de tecnologia de 14 nanômetros.

As ondas SPP também viajam apenas quando estão próximas da interface, portanto, eles não produzem diafonia.

O problema de usar ondas SPP no projeto de circuitos é que, embora os pesquisadores saibam experimentalmente que elas existem, os fundamentos teóricos do fenômeno eram menos definidos. As equações de Maxwell que governam as ondas SPP cobrem um contínuo de frequências e são complicadas.

"Em vez de resolver as equações de Maxwell frequência por frequência, o que é impraticável e sujeito a erros computacionais debilitantes, tiramos vários instantâneos dos campos eletromagnéticos, "disse Lakhtakia.

Esses instantâneos, Unidos, tornar-se um filme que mostra a propagação da onda SPP modulada por pulso.

"Estamos estudando problemas difíceis, "disse Lakhtakia." Estamos estudando problemas que eram insolúveis há dez anos. Os componentes computacionais aprimorados mudaram nossa maneira de pensar sobre esses problemas, mas ainda precisamos de mais memória. "