p Circuitos fotônicos, que usam luz para transmitir sinais, são marcadamente mais rápidos do que os circuitos eletrônicos. Infelizmente, eles também são maiores. É difícil localizar a luz visível abaixo de seu limite de difração, cerca de 200-300 nanômetros, e como os componentes em semicondutores eletrônicos encolheram para a escala nanométrica, a limitação do tamanho do circuito fotônico deu aos circuitos eletrônicos uma vantagem significativa, apesar da discrepância de velocidade. p Agora, pesquisadores da Universidade de Rochester demonstraram uma conquista importante na redução de dispositivos fotônicos abaixo do limite de difração - um passo necessário no caminho para tornar os circuitos fotônicos competitivos com a tecnologia de hoje. Os cientistas desenvolveram um fotodetector em nanoescala que usa o material comum de dissulfeto de molibdênio para detectar plasmons ópticos - oscilações de elétrons abaixo do limite de difração - e demonstraram com sucesso que a luz pode conduzir uma corrente usando um nanofio de prata.

p "Nossos dispositivos são um passo em direção à miniaturização abaixo do limite de difração, "disse Kenneth Goodfellow, um aluno de pós-graduação no laboratório do Grupo de Optoeletrônica Quântica e Metrologia Óptica, O Instituto de Óptica, Universidade de Rochester, Nova york. “É um passo em direção ao uso da luz para dirigir, ou, pelo menos complemente o circuito eletrônico para uma transferência mais rápida de informações. "

p A equipe apresentará seu trabalho na Frontiers in Optics, A reunião e conferência anual da Optical Society em San Jose, Califórnia, EUA, em 22 de outubro de 2015.

p O dispositivo expande o trabalho anterior, demonstrando que a luz poderia ser transmitida ao longo de um nanofio de prata como um plasmon e reemitida na outra extremidade, que foi coberto com flocos atomicamente finos de dissulfeto de molibdênio (MoS2). Quando reemitido, a luz correspondia ao gap de MoS2, em vez de apenas para o comprimento de onda do laser, demonstrando que os plasmons efetivamente empurraram os elétrons no MoS2 para um estado de energia diferente.

p "A próxima ideia natural seria ver se esse tipo de dispositivo seria capaz de ser usado como fotodetector, "Goodfellow disse.

p Para fazer isso, o grupo transferiu um nanofio de prata revestido em uma extremidade com MoS2 em um substrato de silício e depositou contatos de metal nessa mesma extremidade com litografia de feixe de elétrons. Eles então conectaram o dispositivo ao equipamento para controlar seu viés, ou consertado, tensão e para medir a corrente que passa por ele.

p Quando a extremidade descoberta do fio foi exposta a um laser, a energia foi convertida em plasmons, uma forma de onda eletromagnética que viaja por meio de oscilações na densidade do elétron. Esta energia excitou eletronicamente um elétron, uma vez que atingiu a extremidade coberta por dissulfeto de molibdênio, efetivamente gerando uma corrente.

p Ao escanear o fio bit a bit com um laser - um processo conhecido como varredura raster - os pesquisadores foram capazes de medir a corrente em cada ponto ao longo do fio, descobrindo que era sensível à polarização da luz que entrava e era mais forte quando a luz era polarizada paralelamente ao fio. Eles também descobriram que o dispositivo era sensível ao comprimento de onda de excitação do laser, e o desempenho foi limitado em comprimentos de onda mais curtos devido à propagação ineficaz de plasmon e em comprimentos de onda mais longos devido ao gap de dissulfeto de molibdênio.

p "Circuitos fotônicos completos estão em algum momento no futuro, mas este trabalho ajuda a alimentar o esforço atual, "Goodfellow disse.

p O trabalho futuro para o grupo inclui a redução da contaminação potencial na montagem do dispositivo por meio da transição para uma transferência seca completa de fios e MoS2 para eletrodos pré-fabricados, bem como obter melhor controle do processo de dopagem MoS2 para adicionar portadores de carga adicionais e melhorar a eficiência do dispositivo.