p (Phys.org) —Os computadores podem ficar mais rápidos a cada ano, mas esses avanços na velocidade do computador poderiam ser diminuídos se seus 1s e 0s fossem representados por rajadas de luz, em vez de eletricidade. p Pesquisadores da Universidade da Pensilvânia fizeram um importante avanço nesta fronteira da fotônica, criando o primeiro switch fotônico totalmente óptico de nanofios de sulfeto de cádmio. Além disso, eles combinaram esses interruptores fotônicos em uma porta lógica, um componente fundamental dos chips de computador que processam informações.

p A pesquisa foi conduzida pelo professor associado Ritesh Agarwal e pelo estudante de graduação Brian Piccione, do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn. Os pós-doutorandos Chang-Hee Cho e Lambert van Vugt, também do Departamento de Ciência de Materiais, contribuíram para o estudo.

p Foi publicado na revista Nature Nanotechnology .

p A inovação da equipe de pesquisa baseada em suas pesquisas anteriores, que mostrou que seus nanofios de sulfeto de cádmio exibiam acoplamento de matéria leve extremamente forte, tornando-os especialmente eficientes na manipulação de luz. Esta qualidade é crucial para o desenvolvimento de circuitos fotônicos em nanoescala, já que os mecanismos existentes para controlar o fluxo de luz são mais volumosos e requerem mais energia do que seus análogos eletrônicos.

p "O maior desafio para estruturas fotônicas em nanoescala é conseguir que a luz entre, manipulá-lo uma vez que esteja lá e, em seguida, retirá-lo, "Agarwal disse." Nossa principal inovação foi como resolvemos o primeiro problema, no sentido de que nos permitiu usar os próprios nanofios como uma fonte de luz no chip. "

p A equipe de pesquisa começou cortando precisamente uma lacuna em um nanofio. Eles então bombearam energia suficiente para o primeiro segmento de nanofio para que ele começasse a emitir luz laser de sua extremidade e através da lacuna. Como os pesquisadores começaram com um único nanofio, as duas extremidades do segmento foram perfeitamente combinadas, permitindo que o segundo segmento absorva e transmita com eficiência a luz ao longo de seu comprimento.

p "Assim que tivermos a luz no segundo segmento, lançamos outra luz através da estrutura e desligamos o que está sendo transportado por aquele fio, "Agarwal disse." Isso é o que o torna uma mudança.

p Os pesquisadores conseguiram medir a intensidade da luz que sai do final do segundo nanofio e mostrar que a chave pode efetivamente representar os estados binários usados ​​em dispositivos lógicos.

p "Colocar interruptores permite fazer portas lógicas, e a montagem de portas lógicas permite que você faça computação, "Piccione disse." Usamos esses interruptores ópticos para construir uma porta NAND, que é um bloco de construção fundamental do processamento de computador moderno. "

p Um portão NAND, que significa "não e, "retorna uma saída" 0 "quando todas as suas entradas são" 1 ". Foi construído pelos pesquisadores combinando dois switches de nanofio em uma configuração em forma de Y. As portas NAND são importantes para a computação porque são" funcionalmente completas, " o que significa que, quando colocado na sequência certa, eles podem fazer qualquer tipo de operação lógica e, assim, formar a base para processadores de computador de uso geral.

p "Vemos um futuro em que 'eletrônicos de consumo' se tornem 'fotônicos de consumo', "Agarwal disse." E este estudo mostra que isso é possível.