Fili minuscoli realizzati con materiali semiconduttori – più di mille volte più sottili di un capello umano – promettono di essere un componente essenziale per l'industria dei semiconduttori. Grazie a queste minuscole nanostrutture, gli scienziati prevedono non solo una nuova generazione di transistor più potente, ma anche per integrare sistemi di comunicazione ottica all'interno dello stesso pezzo di silicio. Ciò renderebbe possibile il trasferimento dei dati tra i chip alla velocità della luce.

Ma affinché avvenga la comunicazione ottica, è essenziale convertire le informazioni elettriche utilizzate nel microprocessore in luce, utilizzando emettitori di luce. All'altra estremità del collegamento ottico, è necessario tradurre le informazioni contenute nel flusso di luce in segnali elettrici utilizzando rilevatori di luce. Le attuali tecnologie utilizzano materiali diversi per realizzare queste due funzioni distinte:silicio o germanio per il rilevamento della luce e materiali che combinano elementi delle colonne III-V della tavola periodica per l'emissione di luce. Però, questo potrebbe cambiare presto grazie a una nuova scoperta.

In un articolo apparso oggi sulla rivista Comunicazioni sulla natura , scienziati dell'IBM Research – Zurigo e dell'Università norvegese della scienza e della tecnologia hanno dimostrato per la prima volta che entrambi, emissione di luce efficiente e funzionalità di rilevamento possono essere ottenute nello stesso materiale del nanofilo applicando una sollecitazione meccanica.

Usando questo nuovo fenomeno fisico, gli scienziati potrebbero essere in grado di integrare l'emettitore di luce e le funzioni del rivelatore nello stesso materiale. Ciò ridurrebbe drasticamente la complessità dei futuri chip nanofotonici di silicio.

Lo scienziato IBM Giorgio Signorello spiega, "Quando tiri il nanofilo per tutta la sua lunghezza, il nanofilo si trova in uno stato che chiamiamo "bandgap diretto" e può emettere luce in modo molto efficiente; quando invece comprimi la lunghezza del filo, le sue proprietà elettroniche cambiano e il materiale smette di emettere luce. Chiamiamo questo stato "pseudo-diretto":il materiale III-V si comporta in modo simile al silicio o al germanio e diventa un buon rilevatore di luce".

Il collega IBM Heike Riel commenta, "Queste sono proprietà uniche e sorprendenti e derivano tutte dal fatto che gli atomi si trovano in posizioni molto speciali all'interno del nanofilo. Chiamiamo questa struttura cristallina "Wurtzite". Questa struttura è possibile solo perché le dimensioni del nanofilo sono così piccole. non possono ottenere le stesse proprietà a dimensioni visibili all'occhio umano. Questo è un ottimo esempio della potenza della nanotecnologia".

Queste notevoli proprietà potrebbero trovare interessanti applicazioni anche al di fuori del campo della comunicazione ottica.