p Pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven desenvolveram um novo sensor óptico integrado que fornece maior resolução nas medições e abre caminho para sensores ópticos compactos e totalmente integrados, incluindo lasers e detectores para plataformas de detecção no chip. Esses sensores podem desempenhar um papel fundamental nas medições precisas de deslocamento e força em nanoescala, o que é crucial para o projeto e avaliação de microchip e nanodispositivos. Esta pesquisa foi publicada em Nature Communications . p Na era da nanoeletrônica, a precisão está na ordem do dia. Por exemplo, nanoestruturas podem ser monitoradas com instrumentação nano-óptica - minúscula, sistemas baseados em luz que medem as menores variações de superfície, forças e movimentos. Como resolução e velocidade são essenciais, Sensores de leitura ótica baseados em sistemas optomecânicos são freqüentemente usados ​​em aplicações de detecção, como em microscópios de força atômica (AFMs). Esses dispositivos geram imagens de resolução sub-nanométrica medindo a luz do laser refletida pela deflexão de um cantilever sobre uma superfície de interesse.

p Contudo, abordagens tradicionais baseadas em laser, como aquelas em AFMs, podem ser pesadas, que junto com a demanda por menor custo e maior resolução, motiva a necessidade de uma abordagem alternativa. Graças aos desenvolvimentos em sistemas nano-optomecânicos (NOMS), sensores ópticos compactos para a medição de movimento, força, e massa em nanoescala são alcançáveis. Um fator limitante, porém, é a necessidade de um laser ajustável com uma largura de linha estreita, o que pode ser difícil de incorporar adequadamente em um dispositivo.

p Para contornar esse problema, Tianran Liu, Andrea Fiore, e colegas do Instituto de Integração Fotônica da TU / e projetaram um novo dispositivo optomecânico com resolução de 45 femtômetros (que tem cerca de 1/1000 do tamanho do menor átomo) em um tempo de medição de uma fração de segundo. Crucialmente, o dispositivo tem uma largura de banda óptica ultralarga de 80 nm, eliminando a necessidade de um laser ajustável.

p Guias de ondas e grande faixa de comprimento de onda

p O sensor é baseado em uma plataforma de membrana sobre silício (IMOS) de fosfeto de índio (InP), o que é ideal para incluir componentes passivos, como lasers ou detectores. O próprio sensor consiste em quatro guias de ondas - estruturas que restringem os sinais de luz a um caminho e direção específicos - com dois guias de ondas suspensos acima de dois guias de ondas de saída. Quando um guia de ondas suspenso é empurrado em direção aos guias de onda de saída na membrana InP, a quantidade relativa de sinal transportado pelos guias de onda de saída varia. A fabricação ocorre por meio de uma série de etapas de litografia para definir os guias de ondas e cantilever, e o sensor final consiste nos transdutores, atuador do, e fotodiodos.

p Uma das principais vantagens deste sensor é que ele opera em uma grande variedade de comprimentos de onda, o que elimina a necessidade de um laser caro no dispositivo. Em termos de deflexão do cantilever, o sensor também replica a resolução de cantiléveres tradicionais, mas AFMs volumosos. Usando este novo dispositivo como base, os pesquisadores planejam desenvolver um "laboratório de nanometrologia" inteiro integrado em um chip que pode ser usado para metrologia de semicondutores e ajudar no projeto da próxima geração de microchips e nanoeletrônica.