p (Phys.org) —O toque de um interruptor de luz - um interruptor de luz em escala nanométrica - pode algum dia aumentar drasticamente a velocidade de transmissão de dados, de streaming de filmes para acelerar a computação mais intensa de dados. Hoje, o fluxo de informações em um computador é baseado em pulsos elétricos. Mas se um sinal elétrico pudesse controlar um interruptor de luz, os "uns e zeros" que dão significado aos dados podem percorrer os circuitos do computador a uma velocidade dez vezes maior que a atual. Um aumento de dez vezes na velocidade significaria um aumento semelhante no volume de informações que podem ser processadas. p Claro, sinais elétricos são usados ​​para modular a luz nas fibras ópticas que transmitem grandes quantidades de dados ao redor do mundo. Mas aproveitar a luz para aumentar a comunicação entre os chips dentro de um circuito de computador provou ser um objetivo ilusório. Na escala dos circuitos do computador, materiais como o silício não conseguem absorver a luz com eficiência, e os dispositivos que podem ter um bom desempenho são muito volumosos para serem integrados em um chip.

p Então, a empolgação é alta com o grafeno, um material sob intenso estudo por apenas uma década, pode fazer o truque. Cristais de grafeno de carbono com espessura de um átomo absorvem todos os comprimentos de onda da luz, e em certas tensões, pulsos elétricos podem ligar e desligar a absorção de luz do material - a chave para a transmissão de dados. Este traço e a "pegada" nanométrica do grafeno tornam-no um candidato ideal para dispositivos ópticos ultraminiatura que podem ser instalados aos milhares em um chip para controlar o fluxo de tráfego.

p "Ainda não chegamos lá, "diz Feng Wang, professor assistente de física e Bakar Fellow, "mas a notável combinação de propriedades elétricas e ópticas do grafeno, e seu potencial para nanofabricação é uma grande promessa para a optoeletrônica. "

p O laboratório de Wang estuda como os campos elétricos modulam as propriedades ópticas de vários materiais. O Programa Bakar Fellows apóia seus esforços para desenvolver moduladores de grafeno para comunicação chip a chip. Porque ele está manipulando fótons, ele pode fazer muitas pesquisas sob um microscópio óptico. Com esta ampliação relativamente baixa, uma camada de grafeno parece uma folha fina contínua. Mas sob o poder de um microscópio de tunelamento de varredura que pode resolver átomos individuais, a configuração atômica semelhante a um arame de galinheiro do material aparece.

p Wang cresceu em Nanchang, no sul da China, e fez faculdade em Xangai. Ele recebeu seu PhD em física na Columbia e fez pós-doutorado em Berkeley antes de entrar para o corpo docente de física. Seu foco no potencial do grafeno para aumentar o desempenho chip a chip em circuitos de computadores começou há cerca de seis anos. Antes disso, ele estudou nanotubos de carbono, um material de carbono unidimensional.

p "Nosso laboratório se concentra principalmente na física fundamental de como a luz interage com os materiais em escala nano, e quais novas propriedades surgem, "Diz Wang. Isso me fascina muito.

p "Mas explorar maneiras de explorar alguns desses novos comportamentos na microeletrônica é tão empolgante quanto. A pesquisa básica pode revelar aplicações no mundo real. É uma ótima combinação."

p No horizonte, Wang pode ver o grafeno integrado em imagens infravermelhas e sensores ópticos, e possivelmente sendo usado para detectar mudanças reveladoras em células doentes. O metabolismo muda o pH, ou acidez, de células, e as células cancerosas de metabolização rápida têm assinaturas metabólicas distintas. Variações locais de pH, por sua vez, alterar as propriedades de absorção óptica do grafeno. Isso pode ser medido para auxiliar no diagnóstico.

p De forma similar, o grafeno pode um dia ajudar na detecção de doenças neurológicas. Os neurônios se comunicam com pulsos de íons - o chamado "potencial de ação" - e a liberação de íons modifica a absorção óptica do grafeno. Essa mudança no grafeno poderia potencialmente ser usada para detectar a atividade dos neurônios.

p Essas aplicações estão bem abaixo da linha, Wang diz, embora nem um pouco fora de questão. Por enquanto, ele parece totalmente absorvido pela física deste nanomaterial verdadeiramente absorvente.