(PhysOrg.com) -- "Se apri quasi tutti i gadget elettronici, vedrai vari elementi che funzionano utilizzando circuiti elettrici, " Nader Engheta racconta PhysOrg.com . "Molti di loro hanno funzionalità diverse, come induttori, condensatori, resistori, transistor, e così via. Questi elementi ben noti esistono da decenni. Ma se potessi portare questi concetti su scala nanometrica, e se potessero funzionare con la luce invece che con l'elettricità?"

Engheta, uno scienziato dell'Università della Pennsylvania, insieme ad Andrea Alì, credono che sia possibile creare un circuito su scala nanometrica che ha il potenziale per essere utile nelle comunicazioni. Engheta e Alů descrivono il loro concetto di circuito ottico su nanoscala in Lettere di revisione fisica :"Circuito metamateriale completamente ottico su scala nanometrica."

"Se vai alla nanoscala, " spiega Engheta, "dovresti concepire delle nanoparticelle che agiscano effettivamente come gli elementi visti nei dispositivi attuali. Sarebbe necessario creare nanoparticelle di una forma specifica, e realizzati con materiali specifici, che permetterebbe loro di agire come condensatori, resistori, e altri elementi ben noti."

Ci sono tre vantaggi principali nell'utilizzo di circuiti ottici a nanoparticelle, dice Engheta. Prima di tutto, essere in grado di miniaturizzare ulteriormente vari dispositivi di comunicazione garantirebbe la continua evoluzione della tecnologia. "Ci stiamo muovendo per avere sempre più informazioni compattate in un volume più piccolo." Il secondo vantaggio è che l'utilizzo di frequenze ottiche fornirebbe più larghezza di banda. Finalmente, esiste una possibilità molto concreta che circuiti stampati su nanoscala, adeguatamente costruito, userebbe meno energia. “Dobbiamo esaminare di più questa possibilità, ma è abbastanza probabile che i circuiti ottici di nanoparticelle siano di natura a bassa energia, Engheta insiste.

Finora, Engheta e Alů hanno utilizzato solo simulazioni al computer per testare le loro idee relative ai circuiti stampati su nanoscala. Il gruppo Engheta è, però, lavorando verso una realizzazione sperimentale delle loro teorie con un proof of concept per elementi circuitali concentrati. “Quello che abbiamo realizzato è compatibile con le tecniche di nanofabbricazione già in uso oggi, ” dice Engheta. “Siamo nel bel mezzo del tentativo di costruire alcuni nanofili che servano come prova di concetto per elementi di circuiti ottici concentrati, e speriamo di vedere dei risultati nei prossimi sei mesi o giù di lì".

Una delle maggiori sfide per realizzare questo tipo di circuiti su scala nanometrica è che è difficile formare le strutture necessarie a dimensioni così ridotte. “Inoltre, Engheta ammette, “dovremmo mettere queste strutture una accanto all'altra secondo schemi specifici. Questo è fattibile, utilizzando le attuali tecniche di nanofabbricazione, ma non facile». Il processo di fabbricazione includerebbe la creazione di strutture di metamateriali e un processo che imita i circuiti elettronici con cui abbiamo più familiarità. “Una delle nostre idee è quella di tagliare un solco nel materiale, uno che potrebbe contenere la luce utilizzata nel circuito, per connettere tra loro le nanoparticelle. Sarebbe simile al modo in cui i fili collegano i vari elementi nei dispositivi elettronici”.

Una volta realizzato un proof of concept per questo circuito, Engheta spera di portare le nanocomunicazioni ottiche a un altro livello. “Stiamo estendendo il nostro concetto ad altri elementi non lineari, " lui dice. “Questo potrebbe consentirci di sviluppare interruttori, aprendo la porta al calcolo”.

Maggiori informazioni: Andrea Alů e Nader Engheta, "Tutti i circuiti ottici in metamateriale su scala nanometrica, " Lettere di revisione fisica (2009). Disponibile online:link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.103.143902

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