Le connessioni dati elettroniche all'interno e tra i microchip stanno diventando sempre più un collo di bottiglia nella crescita esponenziale del traffico dati in tutto il mondo. Le connessioni ottiche sono gli ovvi successori, ma la trasmissione di dati ottici richiede un'adeguata sorgente di luce su nanoscala, e questo è mancato. Gli scienziati della Eindhoven University of Technology (TU/e) hanno ora creato una sorgente luminosa con le giuste caratteristiche:un nano-LED 1000 volte più efficiente dei suoi predecessori, ed è in grado di gestire velocità dati gigabit al secondo. Hanno pubblicato i loro risultati sulla rivista online Comunicazioni sulla natura .

Nano o microwatt

Con i cavi elettrici che raggiungono i loro limiti, le connessioni ottiche come la fibra di vetro stanno diventando sempre più lo standard per il traffico dati. Su lunghe distanze quasi tutta la trasmissione dei dati è ottica. All'interno di sistemi informatici e microchip, pure, la crescita del traffico dati è esponenziale, ma quel traffico è ancora elettronico, e questo sta diventando sempre più un collo di bottiglia. Poiché queste connessioni ("interconnessioni") rappresentano la maggior parte dell'energia consumata dai chip, molti scienziati in tutto il mondo stanno lavorando per abilitare le interconnessioni ottiche (fotoniche). Fondamentale per questo è la sorgente luminosa che converte i dati in segnali luminosi che devono essere sufficientemente piccoli da adattarsi alle strutture microscopiche dei microchip. Allo stesso tempo, la capacità di uscita e l'efficienza devono essere buone. Soprattutto l'efficienza è una sfida, come piccole sorgenti luminose, alimentato da nano o microwatt, si sono sempre comportati in modo molto inefficiente fino ad oggi.

Si perde meno luce

I ricercatori della TU Eindhoven hanno ora sviluppato un diodo a emissione di luce (LED) di alcune centinaia di nanometri con un canale luminoso integrato (guida d'onda) per trasportare il segnale luminoso. Questo nano-LED integrato è 1000 volte più efficiente delle migliori varianti sviluppate altrove. I ricercatori di Eindhoven hanno fatto progressi soprattutto nella qualità dell'accoppiamento integrato della sorgente luminosa e della guida d'onda, per cui si perde molta meno luce e quindi molta più luce entra nella guida d'onda. L'efficienza del nuovo nano-LED è attualmente compresa tra lo 0,01 e l'1%, ma i ricercatori si aspettano di essere ben al di sopra di quella cifra presto grazie a un nuovo metodo di produzione.

Membrana

Un'altra caratteristica chiave del nuovo nano-LED è che è integrato in un substrato di silicio su una membrana di fosfuro di indio. Il silicio è il materiale di base per i microchip ma non è adatto per sorgenti luminose mentre il fosfuro di indio lo è. Per di più, i test rivelano che il nuovo elemento converte rapidamente i segnali elettrici in segnali ottici e può gestire velocità dati di diversi gigabit al secondo.

I ricercatori di Eindhoven ritengono che il loro nano-LED sia una soluzione praticabile in grado di frenare la crescita del traffico dati sui chip. Però, sono cauti sulle prospettive. Lo sviluppo non è ancora nella fase in cui può essere sfruttato dall'industria e la tecnologia di produzione necessaria deve ancora decollare.