p A busca por tecnologias de próxima geração coloca um prêmio na produção de maior velocidade e eficiência com componentes construídos em escalas pequenas o suficiente para funcionar em um chip de computador. p Uma das barreiras para os avanços nas comunicações "on-chip" é o tamanho das ondas eletromagnéticas nas frequências de rádio e microondas, que formam a espinha dorsal da tecnologia sem fio moderna. As ondas relativamente grandes algemam ainda mais a miniaturização.

p Os cientistas que tentam superar essas limitações estão explorando o potencial do transporte óptico que explora as propriedades de comprimentos de onda muito menores, como aqueles no terahertz, frequências infravermelhas e visíveis.

p Uma equipe de pesquisadores do Boston College desenvolveu o primeiro sistema de comunicação sem fio em nanoescala que opera em comprimentos de onda visíveis usando antenas que enviam e recebem plasmons de superfície com um grau de controle sem precedentes, a equipe relata na última edição da revista Nature's Relatórios Científicos .

p Além disso, o dispositivo oferece uma configuração "no plano", uma classe valiosa de transmissão e recuperação de informações bidirecionais em um único caminho, de acordo com o estudo, conduzido por uma equipe no laboratório de Evelyn J. e Robert A. Ferris Professor de Física Michael J. Naughton.

p As descobertas marcam um primeiro passo importante em direção a uma versão em nanoescala - e equivalente em frequência visível - dos sistemas de comunicação sem fio existentes, de acordo com os pesquisadores. Esses sistemas no chip podem ser usados ​​para comunicação de alta velocidade, guia de onda plasmônica de alta eficiência e comutação de circuito no plano - um processo que é usado atualmente em telas de cristal líquido.

p O dispositivo alcançou comunicação em vários comprimentos de onda em testes usando microscopia óptica de varredura de campo próximo, de acordo com o co-autor principal Juan M. Merlo, um pós-doutorando que iniciou o projeto.

p "Juan foi capaz de empurrá-lo além do campo próximo - pelo menos quatro vezes a largura de um comprimento de onda. Essa é a verdadeira transmissão de campo distante e quase todos os dispositivos que usamos diariamente - de nossos telefones celulares a nossos carros - dependem na transmissão de campo distante, "disse Naughton.

p O dispositivo pode acelerar a transmissão de informações em até 60 por cento em comparação com as técnicas anteriores de guia de onda plasmônica e até 50 por cento mais rápido do que os guias de onda de nanofio plasmônico, os relatórios da equipe.

p Plasmões de superfície são as oscilações de elétrons acoplados à interface de um campo eletromagnético e um metal. Entre suas habilidades únicas, Os plasmons de superfície podem confinar energia nessa interface, encaixando-se em espaços menores do que as próprias ondas.

p Os pesquisadores que tentam explorar essas capacidades de comprimento de onda de plasmons de superfície desenvolveram estruturas metálicas, incluindo antenas plasmônicas. Mas um problema persistente tem sido a incapacidade de conseguir a contenção "em linha" da emissão e coleta da radiação eletromagnética.

p A equipe do BC desenvolveu um dispositivo com um processo de conversão de três etapas que transforma um plasmon de superfície em fóton na transmissão e, em seguida, converte essa partícula eletromagnética elementar de volta em um plasmon de superfície conforme o receptor o pega.

p “Desenvolvemos um dispositivo onde antenas plasmônicas se comunicam com fótons transmitindo entre elas, "disse Naughton." Isso é feito com alta eficiência, com perda de energia reduzida em 50 por cento entre uma antena e a próxima, o que é um aprimoramento significativo em relação a arquiteturas comparáveis. "

p Central para o controle recém-descoberto dos plasmons de superfície foi a criação de uma pequena lacuna de ar entre as ondas e a superfície prateada do dispositivo, disse Merlo, que obteve seu doutorado no Instituto Nacional de Astrofísica do México, Óptica e Eletrônica. Ao remover uma parte do substrato de vidro, a equipe reduziu a atração disruptiva do material sobre os fótons na transmissão. Expandir e estreitar essa lacuna provou ser crucial para ajustar o dispositivo.

p Com guias de ondas de silício tradicionais, a dispersão reduz a velocidade de transmissão da informação. Sem esse impedimento, o novo dispositivo aproveita a capacidade dos plasmons de superfície de viajar a 90 a 95 por cento da velocidade da luz em uma superfície de prata e os fótons viajando entre as antenas em sua velocidade inerente da luz, Merlo disse.

p "A tecnologia óptica baseada em silício existe há anos, "disse Merlo." O que estamos fazendo é melhorar para torná-lo mais rápido. Estamos desenvolvendo uma ferramenta para tornar a fotônica de silício mais rápida e aumentar significativamente as taxas de comunicação. "