(PhysOrg.com) -- I ricercatori dell'Università di Pittsburgh hanno creato un sensore di luce su nanoscala che può essere combinato con circuiti elettronici di dimensioni quasi atomiche per produrre dispositivi ottici ed elettronici ibridi con nuove funzionalità. Il gruppo, che ha coinvolto anche ricercatori dell'Università del Wisconsin a Madison, rapporti in Fotonica della natura che lo sviluppo supera una delle sfide più scoraggianti della nanotecnologia.

Il gruppo, guidato da Jeremy Levy, professore di fisica e astronomia alla Pitt's School of Arts and Sciences, forgiato un dispositivo fotonico largo meno di 4 nanometri, consentendo l'interazione fotonica su richiesta con oggetti piccoli come singole molecole o punti quantici. In un altro primo, il piccolo dispositivo può essere sintonizzato elettricamente per cambiare la sua sensibilità ai diversi colori nello spettro visibile, che può rinunciare alla necessità di filtri di luce separati normalmente richiesti da altri sensori. Levy ha lavorato con il ricercatore postdottorato di Pitt e autore principale Patrick Irvin, ricercatori post-dottorato Daniela Bogorin e Cheng Cen, e lo studente laureato di Pitt Yanjun Ma. Del team facevano anche parte i ricercatori dell'Università del Wisconsin-Madison Chang-Beom Eom, professore di scienze e ingegneria dei materiali, e gli associati di ricerca Chung Wung Bark e Chad Folkman.

I ricercatori hanno prodotto i dispositivi fotonici tramite una piattaforma nanoelettronica riscrivibile sviluppata nel laboratorio di Levy che funziona come un microscopico Etch A Sketch, il giocattolo da disegno che inizialmente lo ha ispirato. La sua tecnica, prima segnalazione in Materiali della natura nel marzo 2008, è un metodo per commutare un cristallo di ossido tra lo stato isolante e quello conduttivo. L'applicazione di una tensione positiva alla sonda conduttiva tagliente di un microscopio a forza atomica crea fili conduttori larghi solo pochi nanometri all'interfaccia di due isolanti:uno strato di alluminato di lantanio dello spessore di 1,2 nanometri cresciuto su un substrato di titanato di stronzio. I nanofili conduttori possono quindi essere cancellati con tensione inversa, rendendo l'interfaccia un isolante ancora una volta.

Nel febbraio 2009, Levy ha riferito su Science che la sua piattaforma potrebbe essere utilizzata per scolpire un dispositivo di memoria ad alta densità e un transistor chiamato "SketchFET" con caratteristiche di soli due nanometri.

In questo recente lavoro, Levy e i suoi colleghi hanno dimostrato un metodo robusto per incorporare la sensibilità alla luce in questi circuiti elettronici, utilizzando le stesse tecniche e materiali. I dispositivi fotonici generano, guida, o rilevare onde luminose per una varietà di applicazioni, ha detto Levy. La luce è notevolmente sensibile alle proprietà di tali oggetti su scala nanometrica come singole molecole o punti quantici, ma l'integrazione di dispositivi fotonici a semiconduttori e nanotubi con altri elementi di circuiti elettronici è sempre stata una sfida.

"Questi risultati possono consentire nuove possibilità per dispositivi in ​​grado di rilevare le proprietà ottiche su scala nanometrica e fornire queste informazioni in forma elettronica, "Levy ha detto.