Muitos sistemas compactos que usam a tecnologia de infravermelho médio continuam a enfrentar problemas de compatibilidade ao se integrar com a eletrônica convencional. O fósforo preto chamou a atenção para superar esses desafios graças a uma ampla variedade de usos em circuitos fotônicos.

Pesquisa publicada em Avaliações de Física Aplicada destaca o potencial do material para dispositivos emergentes, desde imagens médicas até monitoramento de ambiente.

Cientistas da Universidade Nacional de Cingapura revisaram o trabalho científico conduzido até agora para estudar o uso de fósforo preto em chips optoeletrônicos de próxima geração. No papel, o grupo avalia o progresso em diferentes componentes dos chips, da detecção de luz à emissão de laser.

"Estender o comprimento de onda do infravermelho próximo ao infravermelho médio permite funções mais diversificadas além da comunicação e da computação, "disse o autor Kah-Wee Ang." O sensoriamento é uma das aplicações potenciais mais importantes no infravermelho médio, pois serve para conectar o mundo real em que vivemos ao sistema virtual no chip. "

O fósforo preto atinge sua promissora versatilidade pelas várias maneiras como pode ser manipulado como um material 2-D. Essas características o tornam atraente para o campo da optoeletrônica, em que as informações transmitidas por meio de chips convencionais baseados em elétrons são combinadas com a tecnologia emergente que usa fótons para transmitir informações.

Indo além do uso de imagens térmicas, a tecnologia do infravermelho médio pode ser aplicada para identificar "impressões digitais" moleculares ou usar recursos exclusivos dos comprimentos de onda do infravermelho médio para analisar estruturas e movimentos 3-D para distinguir objetos feitos pelo homem dos naturais.

"Se pudéssemos realizar um sistema compacto de infravermelho médio, podemos ser capazes de atualizar aplicativos, como monitoramento de saúde e detecção de gás tóxico, com um pequeno chip em um dispositivo portátil, "Disse Ang.

Ao modificar o número de camadas, aplicar um campo elétrico vertical e introduzir dopagem química com relativa facilidade, o material pode sintonizar com eficiência os níveis de energia do elétron para as necessidades desejadas do dispositivo. Esta sintonia precisa pode ser instrumental na modulação eletro-óptica que seria necessária para computação mais rápida e comunicação de dados, bem como detecção de sinal fraco e análise de espectro.

Apesar de sua promessa, a produção generalizada de camadas de fósforo negro com a espessura de um átomo continua desafiadora.

"Muitas vezes contamos com esfoliação por fita para obter fósforo preto de película fina, que não é um processo totalmente repetível, "Ang disse." Crescimento em grande escala, se alcançado, seria um avanço para o avanço da tecnologia baseada no fósforo negro. "

Ang espera que a revisão ajude a consolidar o fósforo negro como um material essencial nos dispositivos optoeletrônicos de próxima geração nos próximos anos e pretende continuar trabalhando em direção a protótipos de circuito compacto de alto desempenho.