p Na eletronica, a corrida pelo menor é enorme. Físicos da Universidade de Cincinnati estão trabalhando para aproveitar o poder dos nanofios, fios microscópicos que têm o potencial de melhorar as células solares ou revolucionar a fibra óptica. p A nanotecnologia tem o potencial de resolver o gargalo que ocorre no armazenamento ou recuperação de dados digitais - ou pode armazenar dados de uma maneira completamente nova. , Louisiana.

p Hans-Peter Wagner, professor associado de física, e a estudante de doutorado Fatemesadat Mohammadi estão procurando maneiras de transmitir dados com a velocidade da fibra óptica, mas em uma escala significativamente menor.

p Wagner e o autor principal Mohammadi estão estudando neste campo, chamados plasmônicos, com pesquisadores de outras três universidades. Para o novo experimento, eles construíram semicondutores de nanofios com material orgânico, disparou pulsos de laser na amostra e mediu a maneira como a luz viajou pelo metal; tecnicamente, as excitações das ondas de plasmon.

p "Então, se conseguirmos obter um melhor entendimento sobre o acoplamento entre as excitações em nanofios semicondutores e filmes de metal, pode abrir muitas novas perspectivas, "Wagner disse.

p O aproveitamento bem-sucedido desse fenômeno - chamado de guia de onda de plasmon - poderia permitir aos pesquisadores transmitir dados com luz em nível nano.

p Universidades de todo o mundo estão estudando nanofios, que têm aplicações onipresentes de sensores biomédicos a diodos emissores de luz ou LEDs. Quatro artigos da UC sobre o assunto estão entre mais de 150 outros de pesquisadores de nanofios de todo o mundo a serem apresentados na conferência de março.

p "Você está tentando otimizar a estrutura física em algo próximo à escala atômica. Você pode fazer dispositivos de eficiência muito alta, como lasers, "disse Leigh Smith, chefe do Departamento de Física da UC .? Smith e o Professor Howard Jackson de Física da UC também apresentaram trabalhos sobre nanofios na conferência .? Praticamente todos se beneficiam com esta linha de pesquisa, mesmo que a mecânica quântica subjacente aos biossensores mais recentes exceda um entendimento casual. Por exemplo, testes de gravidez caseiros usam nanopartículas de ouro - o indicador que muda a cor.?"As pessoas usam tecnologias o tempo todo que não entendem, "Smith disse." Arthur C. Clarke disse, 'Qualquer tecnologia suficientemente avançada é indistinguível da magia.' "

p Gordon Moore, co-fundador da Intel Corp., observaram que o número de transistores usados ​​em um microchip praticamente dobrou a cada dois anos desde os anos 1970. Este fenômeno, agora chamada de Lei de Moore, sugere que o poder de processamento do computador aumenta a uma taxa previsível.

p Alguns cientistas da computação previram que o fim da Lei de Moore seria inevitável com o advento dos microprocessadores. Mas a nanotecnologia está estendendo a vida útil desse conceito, disse Brian Markwalter, vice-presidente sênior de pesquisa e tecnologia da Consumer Technology Association. Seu grupo comercial representa 2, 200 membros na indústria de tecnologia dos EUA de US $ 287 bilhões.

p "Não é uma corrida para ser pequeno apenas para ser o menor. Há uma progressão de ser capaz de fazer mais com chips menores. O efeito para os consumidores é que a cada ano eles obtêm produtos cada vez melhores pelo mesmo preço ou menos, " ele disse.

p A nanotecnologia está abrindo um universo de novas possibilidades, Markwalter disse.

p "É quase mágico. Eles ficam melhores, mais rápido, mais barato e use menos energia, " ele disse.

p Markwalter disse que a pesquisa do professor da UC Wagner é empolgante porque mostra a promessa no uso de interruptores ópticos para resolver um gargalo na transmissão de dados que ocorre sempre que você tenta armazenar ou remover dados.

p "É realmente uma área revolucionária fundir o mundo dos semicondutores e o mundo óptico, "Markwalter disse." [Wagner] trabalhando na interseção de fibra óptica e fotônica. "

p Mas mesmo a nanotecnologia tem seus limites, Smith disse.

p "Estamos correndo em direção aos limites do que é fisicamente possível com as tecnologias atuais, "Disse Smith." Os desafios são imensos. Em 10 ou 20 anos, deve haver uma mudança de paradigma fundamental em como fazemos estruturas. Se não o fizermos, seremos pegos no mesmo lugar que estamos agora. "

p Como funciona um experimento UC:

p O estudante graduado da UC Fatemesadat Mohammadi e o professor associado de física Hans-Peter Wagner disparam pulsos de laser em nanofios semicondutores para excitar elétrons (chamados de excitons) que potencialmente servem como uma bomba de energia para guiar as ondas de plasmon sobre um filme de metal revestido com apenas alguns nanômetros de espessura sem perder energia , uma propriedade física desagradável chamada resistividade

p Eles medem a luminescência resultante do nanofio para observar como a luz se acopla ao filme de metal. Ao enviar luz sobre um filme de metal, um processo chamado guia de onda plasmônica, os pesquisadores um dia poderiam transmitir dados com luz no nível nano.

p "A luminescência é o nosso interesse. Então, nós as revestimos e vemos:como a característica da fotoluminescência muda?" Mohammadi disse.

p Para fazer o semicondutor, eles usam uma técnica chamada deposição de feixe molecular orgânico de alto vácuo (foto acima) para espalhar camadas orgânicas e metálicas em nanobastões de nitreto de gálio.

p O uso de filme orgânico é exclusivo para o experimento UC, Disse Wagner. O filme funciona como um espaçador para controlar o fluxo de energia entre os excitons no nanofio e a oscilação dos elétrons metálicos chamados plasmons.

p O material orgânico tem o benefício adicional de conter excitons que, arranjado corretamente, poderia suportar o fluxo de energia em um semicondutor, ele disse.

p Revestir os nanobastões com ouro encurta significativamente a vida útil da emissão de excitons, resultando no que é chamado de fotoluminescência extinta. Mas, ao usar espaçadores orgânicos entre o nanobastão e o filme de ouro, os pesquisadores são capazes de estender o tempo de vida das emissões para quase o equivalente a nanobastões sem revestimento.

p Uma vez que a amostra revestida de ouro é preparada, eles o levam para uma sala de laboratório adjacente e o submetem a pulsos de luz laser.

p Mohammadi disse que levou dias de trabalho árduo para organizar a pequena cidade de espelhos e divisores de feixe aparafusados ​​em ângulos precisos a uma bancada para o experimento (foto acima, à esquerda).

p As reações no nanofio levam apenas 10 picossegundos (o que é um trilionésimo de segundo). E os pulsos de laser são ainda mais rápidos - 20 femtossegundos (um número que tem 15 zeros seguindo-o ou um quatrilionésimo de segundo).

p O projeto UC usou um revestimento de ouro para que os experimentos pudessem ser replicados em uma data posterior sem risco de oxidação. Mas os revestimentos tradicionais, como prata, Mohammadi disse, prometem ainda mais.