Un minerale scoperto in Russia nel 1830, noto come perovskite, è la chiave per il prossimo passo nelle comunicazioni e nell'informatica ad altissima velocità.

I ricercatori dei dipartimenti di ingegneria elettrica e informatica, fisica e astronomia dell'Università dello Utah hanno scoperto che un tipo speciale di perovskite, una combinazione di un composto organico e inorganico che ha la stessa struttura del minerale originale, può essere stratificato su un wafer di silicio per creare un componente vitale per il sistema di comunicazione del futuro. Quel sistema userebbe lo spettro terahertz, la prossima generazione di larghezza di banda delle comunicazioni che utilizza la luce invece dell'elettricità per trasferire i dati, consentendo agli utenti di cellulari e internet di trasferire informazioni mille volte più velocemente di oggi.

La nuova ricerca, guidato dal professore di ingegneria elettrica e informatica dell'Università dello Utah Ajay Nahata e dall'illustre professore di fisica e astronomia Valy Vardeny, è stato pubblicato lunedì, 6 novembre nell'ultima edizione di Comunicazioni sulla natura .

La gamma terahertz è una banda tra la luce infrarossa e le onde radio e utilizza frequenze che coprono la gamma da 100 gigahertz a 10, 000 gigahertz (un tipico cellulare funziona a soli 2,4 gigahertz). Gli scienziati stanno studiando come utilizzare queste frequenze luminose per trasmettere dati a causa del suo enorme potenziale per aumentare la velocità di dispositivi come modem Internet o telefoni cellulari.

Nahata e Vardeny hanno scoperto un pezzo importante di quel puzzle:depositando una forma speciale di perovskite multistrato su un wafer di silicio, possono modulare onde terahertz che lo attraversano utilizzando una semplice lampada alogena. La modulazione dell'ampiezza della radiazione terahertz è importante perché è il modo in cui i dati in un tale sistema di comunicazione verrebbero trasmessi.

I precedenti tentativi in ​​tal senso hanno solitamente richiesto l'uso di un costoso, laser ad alta potenza. Ciò che rende diversa questa dimostrazione è che non è solo la potenza della lampada a consentire questa modulazione, ma anche il colore specifico della luce. Di conseguenza, possono mettere diverse perovskiti sullo stesso substrato di silicio, dove ogni regione potrebbe essere controllata da colori diversi dalla lampada. Questo non è facilmente possibile quando si utilizzano semiconduttori convenzionali come il silicio.

"Pensalo come la differenza tra qualcosa che è binario e qualcosa che ha 10 passaggi, Nahata spiega cosa può fare questa nuova struttura. “Il silicio risponde solo alla potenza del raggio ottico ma non al colore. Ti dà più capacità per fare effettivamente qualcosa, diciamo per l'elaborazione delle informazioni o qualunque sia il caso."

Questo non solo apre le porte alla trasformazione delle tecnologie terahertz in una realtà, ottenendo sistemi di comunicazione di nuova generazione e un'elaborazione mille volte più veloce, ma il processo di stratificazione delle perovskiti sul silicio è semplice ed economico utilizzando un metodo chiamato "spin colata, " in cui il materiale viene depositato sul wafer di silicio ruotando il wafer e consentendo alla forza centrifuga di diffondere uniformemente la perovskite.

Vardeny dice che l'unicità del tipo di perovskite che stanno usando è che è sia un materiale inorganico come la roccia, ma anche organico come una plastica, rendendo facile il deposito sul silicio pur avendo le proprietà ottiche necessarie per rendere possibile questo processo.

"È una mancata corrispondenza, " ha detto. "Quello che chiamiamo un 'ibrido.'"

Nahata dice che probabilmente passeranno almeno altri 10 anni prima che la tecnologia terahertz per le comunicazioni e l'informatica venga utilizzata nei prodotti commerciali, ma questa nuova ricerca è una pietra miliare significativa per arrivarci.

"Questa capacità di base è un passo importante verso l'ottenimento di un sistema di comunicazione completo, " Nahata dice. "Se vuoi passare da quello che stai facendo oggi usando un modem e comunicazioni wireless standard, e poi vai mille volte più veloce, dovrai cambiare radicalmente la tecnologia."