Um drone militar voando em uma missão de reconhecimento é capturado atrás das linhas inimigas, pondo em ação uma equipe de engenheiros que precisa excluir remotamente informações confidenciais carregadas nos chips do drone. Como os chips são ópticos e não eletrônicos, os engenheiros podem agora simplesmente lançar um feixe de luz ultravioleta no chip para apagar instantaneamente todo o conteúdo. Desastre evitado.

Este chip James Bond está mais perto da realidade por causa de um novo desenvolvimento em um nanomaterial desenvolvido por Yuebing Zheng, professor de engenharia mecânica e ciência de materiais e engenharia na Cockrell School of Engineering. Sua equipe descreveu suas descobertas no jornal Nano Letras em 10 de novembro.

"As moléculas deste material são muito sensíveis à luz, então podemos usar uma luz ultravioleta ou comprimentos de onda de luz específicos para apagar ou criar componentes ópticos, "Zheng disse." Potencialmente, poderíamos incorporar esse LED ao chip e apagar seu conteúdo sem fio. Podemos até cronometrá-lo para desaparecer depois de um certo período de tempo. "

Para testar sua inovação, os pesquisadores usaram um laser verde para desenvolver um guia de ondas - uma estrutura ou túnel que guia as ondas de luz de um ponto a outro - em seu nanomaterial. Eles então apagaram o guia de ondas com uma luz ultravioleta, e reescrevi no mesmo material usando o laser verde. Os pesquisadores acreditam que são os primeiros a reescrever um guia de ondas, que é um componente fotônico crucial e um bloco de construção para circuitos integrados, usando uma técnica totalmente óptica.

Seu principal avanço é um nanomaterial híbrido especialmente projetado que é semelhante ao brinquedo Etch-A-Sketch de uma criança - apenas o material depende da luz e de pequenas moléculas para desenhar, excluir e reescrever componentes óticos. Engenheiros e cientistas estão interessados ​​em componentes regraváveis ​​que usam luz em vez de eletricidade para transportar dados porque eles têm potencial para tornar os dispositivos mais rápidos, menor e mais eficiente em termos de energia do que os componentes feitos de silício.

O conceito de óptica regravável, que sustenta dispositivos de armazenamento óptico, como CDs e DVDs, tem sido perseguido intensamente. A desvantagem dos CDs, DVDs e outros componentes ópticos regraváveis ​​de última geração exigem volumosos, fontes de luz independentes, mídia ótica e detectores de luz.

Em contraste, a inovação da UT Austin permite a escrita, apagar e reescrever para tudo acontecer no nanomaterial bidimensional (2-D), que abre caminho para chips e circuitos ópticos em escala nano.

"Para desenvolver circuitos nanofotônicos integrados regraváveis, deve-se ser capaz de confinar a luz dentro de um plano 2-D, onde a luz pode viajar no avião por uma longa distância e ser controlada arbitrariamente em termos de sua direção de propagação, amplitude, frequência e fase, "Zheng disse." Nosso material, que é um híbrido, torna possível desenvolver circuitos nanofotônicos integrados regraváveis. "

O material dos pesquisadores começa com uma superfície plasmônica, que é feito de nanopartículas de alumínio, em cima dele está uma camada de polímero de 280 nanômetros incorporada com moléculas que podem responder à luz. Devido às interações da mecânica quântica com a luz, as moléculas podem se tornar transparentes, permitindo que as ondas de luz se propaguem, ou eles podem absorver a luz.

Outra vantagem do material é que ele pode operar dois modos de transporte de luz simultaneamente - chamado de modo híbrido. O modo de guia de onda dielétrico do material pode guiar a propagação da luz em uma longa distância, enquanto o modo plasmônico é capaz de amplificar dramaticamente os sinais de luz em um espaço menor.

"O modo híbrido leva as vantagens do modo de guia de onda dielétrico e do modo de ressonância plasmônica, e os combina enquanto contorna os limites de cada um, "Zheng disse." Nós realizamos um controle totalmente óptico por meio de uma técnica, chamada de divisão de Rabi comutável em fotos, que, pela primeira vez, pode ser alcançado no modo de guia de onda de plasmon híbrido. "

A integração entre esses dois modos melhora significativamente o desempenho da cavidade óptica neste nanomaterial híbrido, que apresenta alto fator de qualidade e baixa perda óptica e, portanto, maximiza o acoplamento entre as moléculas e o modo híbrido.

Existem desafios que devem ser enfrentados antes que um chip óptico ou circuito nanofotônico possa ser projetado usando este material, Zheng disse, incluindo a otimização das moléculas para melhorar a estabilidade dos guias de ondas regraváveis ​​e seu desempenho para comunicações ópticas.