p (Phys.org) - Universidade da Califórnia, O professor de engenharia elétrica de San Diego, Zhaowei Liu, e seus colegas deram os primeiros passos em um projeto para desenvolver sistemas de LED de piscar rápido para comunicações ópticas subaquáticas. p Na edição de 6 de janeiro da Nature Nanotechnology , Liu e colegas mostram que um metamaterial artificial pode aumentar a intensidade da luz e "velocidade de piscar" de uma molécula de corante que emite luz fluorescente.

p As camadas nanopatternas de prata e silício no novo material aceleraram a taxa de intermitência da molécula para 76 vezes mais rápido do que o normal, enquanto produz um aumento de 80 vezes em seu brilho.

p "O principal objetivo deste programa é desenvolver uma melhor fonte de luz para fins de comunicação, "Liu disse." Mas este é apenas o primeiro passo em toda a história. Provamos que este artificial, material feito pelo homem pode ser projetado para aumentar a emissão e intensidade de luz, mas o próximo passo será aplicar isso em LEDs convencionais. "

p Velocidade de piscar extrema - modulação ultrarrápida - em LEDs azuis e verdes é um elo perdido que é necessário para aumentar a taxa na qual as informações podem ser enviadas por canais ópticos através de águas abertas, como entre navios e submarinos, submarinos e mergulhadores, sensores ambientais subaquáticos e veículos subaquáticos não tripulados, ou outras combinações.

p Se melhorou drasticamente, as comunicações ópticas sem fio podem eventualmente substituir os sistemas de comunicações acústicas subaquáticas para aplicações de curta distância. As comunicações acústicas são limitadas por baixa velocidade e baixas taxas de dados e podem causar angústia às baleias, golfinhos e outras formas de vida marinha. Para fazer isso, eles devem desenvolver sistemas de LED azul e verde que piscam uma ou duas ordens de magnitude mais rápido do que os atuais LEDs baseados em nitreto de gálio (GaN) azul e verde.

p Em sistemas de comunicações ópticas sem fio subaquáticas, os dados são convertidos de um sinal elétrico em ondas ópticas que viajam através da água de uma fonte de luz, como um LED, para um receptor óptico. LEDs piscando em azul e verde já são usados ​​para transferir informações através da água. (LEDs azuis e verdes são usados ​​porque sua luz tem menos probabilidade de ser absorvida pela água do que outras cores).

p Os metamateriais desenvolvidos pelos pesquisadores são sintéticos, com propriedades não encontradas na natureza, e são especialmente projetados para acelerar o processo de geração de luz.

p Até aqui, tem sido difícil converter diretamente um sinal elétrico em um sinal óptico em LEDs com velocidade adequada. No momento, a taxa de intermitência para a maioria desses sinais convertidos é inferior a um gigahertz, uma taxa mais lenta do que a velocidade da maioria dos sinais WiFi, Disse Liu.

p Os materiais são projetados para ter interações extremamente fortes com os emissores de luz que são específicos para o comprimento de onda - ou cor - das emissões. No novo relatório, os pesquisadores usaram uma molécula de corante que emite uma tonalidade verde-amarela. Portanto, a próxima etapa será emparelhar os materiais com os LEDs azul e verde.

p "O design dos materiais pode não ser a coisa mais difícil, "disse o estudante de graduação da UC San Diego, Dylan Lu, o principal autor do Nature Nanotechnology papel, que observou que eles funcionarão com LEDs que foram fabricados de acordo com um padrão específico da indústria. “Acho que o maior desafio, para aplicá-lo aos LEDs, será um problema de integração. "

p Liu recentemente ganhou uma bolsa do Office of Naval Research (ONR) para desenvolver os sistemas de LED azuis e verdes que piscam rapidamente, que inclui um pouco mais de US $ 500, 000 ao longo de três anos.

p Junto com os professores de Engenharia Elétrica e da Computação Paul Yu e Eric Fullerton, Liu pretende, eventualmente, testar configurações de LED piscando ultrarrápidas nas águas oceânicas de San Diego.

p "Começamos com avanços na pesquisa de materiais fundamentais, e queremos transferir o conhecimento para o negócio de LED, "disse Liu.