Una nuova ricerca dell'Università del Surrey ha dimostrato che il silicio potrebbe essere uno dei materiali più potenti per la manipolazione delle informazioni fotoniche, aprendo nuove possibilità per la produzione di laser e display.

Mentre lo straordinario successo dei chip per computer ha confermato che il silicio è il materiale principale per il controllo elettronico delle informazioni, il silicio ha la reputazione di essere una cattiva scelta per la fotonica; non ci sono diodi emettitori di luce al silicio disponibili in commercio, laser o display.

Ora, in un articolo pubblicato da Luce:scienza e applicazioni rivista, un team internazionale di scienziati guidato dal Surrey ha dimostrato che il silicio è un candidato eccezionale per la creazione di un dispositivo in grado di controllare più raggi di luce.

La scoperta significa che ora è possibile produrre processori al silicio con capacità integrate per i raggi di luce di controllare altri raggi, aumentando la velocità e l'efficienza delle comunicazioni elettroniche.

Ciò è possibile grazie alla banda di lunghezze d'onda chiamata regione dell'infrarosso lontano o terahertz dello spettro elettromagnetico. L'effetto funziona con una proprietà chiamata non linearità, che viene utilizzato per manipolare i raggi laser, ad esempio, cambiando il loro colore. I puntatori laser verdi funzionano in questo modo:prendono l'output da un diodo laser a infrarossi molto economico ed efficiente ma invisibile e cambiano il colore in verde con un cristallo non lineare che dimezza la lunghezza d'onda.

Altri tipi di non linearità possono produrre un raggio di uscita con un terzo della lunghezza d'onda o essere utilizzati per reindirizzare un raggio laser per controllare la direzione delle informazioni del raggio. Più forte è la non linearità, più facile è controllare con fasci di ingresso più deboli.

I ricercatori hanno scoperto che il silicio possiede la non linearità più forte di questo tipo mai scoperta. Sebbene lo studio sia stato condotto con il cristallo raffreddato a temperature criogeniche molto basse, tali forti non linearità significano che possono essere utilizzati fasci estremamente deboli.

Ben Murdin, coautore dello studio e professore di fisica all'Università del Surrey, disse, "La nostra scoperta è stata fortunata perché non la stavamo cercando. Stavamo cercando di capire come un numero molto piccolo di atomi di fosforo in un cristallo di silicio potesse essere utilizzato per realizzare un computer quantistico e come utilizzare i raggi di luce per controllare le informazioni quantistiche memorizzate. negli atomi di fosforo.

"Siamo rimasti sbalorditi nello scoprire che gli atomi di fosforo stavano riemettendo raggi di luce luminosi quasi quanto il laser molto intenso che stavamo puntando su di loro. Abbiamo archiviato i dati per un paio d'anni mentre pensavamo di provare dove fossero i raggi. proveniente da. È un ottimo esempio del modo in cui la scienza procede per caso, e anche come i team paneuropei possono ancora lavorare insieme in modo molto efficace."