p Os pesquisadores desenvolveram um dispositivo emissor de luz ultrarrápido que pode ligar e desligar 90 bilhões de vezes por segundo e pode formar a base da computação óptica. p Em seu nível mais básico, a bateria do seu smartphone está alimentando bilhões de transistores usando elétrons para ligar e desligar bilhões de vezes por segundo. Mas se os microchips pudessem usar fótons em vez de elétrons para processar e transmitir dados, os computadores poderiam operar ainda mais rápido.

p Mas primeiro os engenheiros devem construir uma fonte de luz que possa ser ligada e desligada rapidamente. Embora os lasers possam atender a esse requisito, eles consomem muita energia e são pesados ​​para serem integrados em chips de computador.

p Os pesquisadores da Duke University estão agora um passo mais perto de tal fonte de luz. Em um novo estudo, uma equipe da Pratt School of Engineering pressionou pontos quânticos semicondutores para emitir luz a mais de 90 gigahertz. Este dispositivo chamado plasmonic poderia um dia ser usado em chips de computação óptica ou para comunicação óptica entre microchips eletrônicos tradicionais.

p O estudo foi publicado online em 27 de julho em Nature Communications .

p “Isso é algo que a comunidade científica queria fazer há muito tempo, "disse Maiken Mikkelsen, professor assistente de engenharia elétrica e da computação e física na Duke. "Agora podemos começar a pensar em fazer dispositivos de comutação rápida com base nesta pesquisa, então há muita empolgação com essa demonstração. "

p O novo recorde de velocidade foi estabelecido usando plasmonics. Quando um laser brilha na superfície de um cubo de prata com apenas 75 nanômetros de largura, os elétrons livres em sua superfície começam a oscilar juntos em uma onda. Essas oscilações criam sua própria luz, que reage novamente com os elétrons livres. A energia presa na superfície do nanocubo dessa forma é chamada de plasmon.

p O plasmon cria um intenso campo eletromagnético entre o nanocubo de prata e uma fina folha de ouro colocada a apenas 20 átomos de distância. Este campo interage com pontos quânticos - esferas de material semicondutor de apenas seis nanômetros de largura - que estão imprensadas entre o nanocubo e o ouro. Os pontos quânticos, por sua vez, produzir um direcional, emissão eficiente de fótons que pode ser ligada e desligada em mais de 90 gigahertz.

p “Há um grande interesse em substituir os lasers por LEDs para comunicação óptica de curta distância, mas essas idéias sempre foram limitadas pela baixa taxa de emissão de materiais fluorescentes, falta de eficiência e incapacidade de direcionar os fótons, "disse Gleb Akselrod, uma pesquisa de pós-doutorado no laboratório de Mikkelsen. "Agora demos um passo importante para resolver esses problemas."

p "O objetivo final é integrar nossa tecnologia em um dispositivo que pode ser estimulado tanto óptica quanto eletricamente, "disse Thang Hoang, também pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Mikkelsen. "Isso é algo que eu acho que todos, incluindo agências de financiamento, está pressionando muito. "

p O grupo agora está trabalhando para usar a estrutura plasmônica para criar uma única fonte de fótons - uma necessidade para comunicações quânticas extremamente seguras - imprensando um único ponto quântico no espaço entre o nanocubo de prata e a folha de ouro. Eles também estão tentando posicionar e orientar precisamente os pontos quânticos para criar as taxas de fluorescência mais rápidas possíveis.

p Além de seus potenciais impactos tecnológicos, a pesquisa demonstra que materiais bem conhecidos não precisam ser limitados por suas propriedades intrínsecas.

p "Ao adaptar o ambiente em torno de um material, como fizemos aqui com semicondutores, podemos criar novos materiais de design com quase todas as propriedades ópticas que desejamos, "disse Mikkelsen." E essa é uma área emergente que é fascinante de se pensar. "