La luce è più efficiente dal punto di vista energetico e un modo più veloce di trasferire i dati rispetto all'elettricità. Fino ad ora, la rapida attenuazione dei segnali luminosi nei microchip ha impedito l'utilizzo della luce come sorgente di un segnale informativo.

Con la collaborazione internazionale, i ricercatori dell'Università di Aalto hanno ora sviluppato un amplificatore di dimensioni nanometriche per aiutare i segnali luminosi a propagarsi attraverso i microchip. Nel loro studio pubblicato in Comunicazioni sulla natura , i ricercatori mostrano che l'attenuazione del segnale può essere notevolmente ridotta quando i dati vengono trasferiti all'interno di un microchip, Per esempio, da un processore all'altro.

"Fotonica, o trasferimento leggero che è già ampiamente utilizzato nelle connessioni Internet, è sempre più utilizzato dai sistemi di microcircuiti perché la luce è un modo più efficiente dal punto di vista energetico e più veloce di trasferire i dati rispetto all'elettricità. L'aumento delle informazioni richiede anche un aumento delle prestazioni. Aumentare le prestazioni attraverso metodi elettronici sta diventando molto difficile, ecco perché stiamo cercando risposte verso la fotonica, ", afferma il dottorando John Rönn.

Aiuto dalla deposizione dello strato atomico

I ricercatori hanno fatto la loro scoperta con l'aiuto di un'invenzione finlandese:il metodo di deposizione dello strato atomico. Secondo la squadra, il metodo è ideale per elaborare vari tipi di microcircuiti, poiché svolge un ruolo importante nella produzione dei microprocessori odierni.

Finora, il metodo di deposizione dello strato atomico è stato utilizzato principalmente nelle applicazioni elettroniche. Però, lo studio appena pubblicato indica che esistono possibili applicazioni anche nella fotonica. Nello sviluppo della fotonica, i nuovi componenti devono idealmente funzionare anche con l'elettricità, ovvero nell'elettronica.

"Il silicio è un materiale chiave nell'elettronica, ed è per questo che è incluso anche nei nostri amplificatori di luce insieme all'elemento di amplificazione erbio, " dice Ronn.

"I semiconduttori composti di oggi, che vengono utilizzati, ad esempio, nella tecnologia LED, può essere utilizzato efficacemente anche nell'amplificazione della luce. Detto ciò, la maggior parte dei semiconduttori composti non è compatibile con il silicio, che è un problema per la produzione di massa."

Lo studio ha dimostrato che un segnale luminoso può essere potenzialmente potenziato in tutti i tipi di strutture e che la struttura di un microchip non è limitata a un tipo specifico. I risultati indicano che la deposizione di strati atomici è un metodo promettente per lo sviluppo di processi fotonici di microchip.

"La nostra collaborazione internazionale ha fatto un passo avanti con un componente:un amplificatore di dimensioni nanometriche. L'amplificazione che abbiamo ottenuto è stata molto significativa. Ma avremo ancora bisogno di più componenti prima che la luce possa sostituire completamente l'elettricità nei sistemi di trasferimento dati. Le prime applicazioni possibili sono nei nanolaser , e nell'invio e nell'amplificazione dei dati, " dice il professor Zhipei Sun.