(Phys.org) -- I ricercatori si stanno avvicinando alla creazione di nuove tecnologie ottiche utilizzando "metamateriali nanostrutturati" in grado di trasmettere la luce in modo ultra efficiente, con potenziali applicazioni tra cui celle solari avanzate e calcolo quantistico.

Il metamateriale - strati di argento e ossido di titanio e minuscoli componenti chiamati punti quantici - cambia drasticamente le proprietà della luce. La luce diventa "iperbolica, " che aumenta l'emissione di luce dai punti quantici.

Tali materiali potrebbero trovare applicazioni nelle celle solari, diodi emettitori di luce ed elaborazione delle informazioni quantistiche molto più potenti dei computer odierni.

"Alterare la topologia della superficie utilizzando metamateriali fornisce un percorso fondamentalmente nuovo per manipolare la luce, " disse Evgenii Narimanov, un professore associato di ingegneria elettrica e informatica alla Purdue University.

I risultati sono stati dettagliati in un documento di ricerca pubblicato il 13 aprile sulla rivista Scienza .

Tali metamateriali potrebbero rendere possibile l'utilizzo di singoli fotoni, le minuscole particelle che costituiscono la luce, per la commutazione e l'instradamento nei computer futuri. Mentre l'uso dei fotoni accelererebbe notevolmente i computer e le telecomunicazioni, i dispositivi fotonici convenzionali non possono essere miniaturizzati perché la lunghezza d'onda della luce è troppo grande per adattarsi ai minuscoli componenti necessari per i circuiti integrati.

"Per esempio, la lunghezza d'onda utilizzata per le telecomunicazioni è 1,55 micron, che è circa 1, 000 volte troppo grande per la microelettronica di oggi, " Disse Narimanov.

Metamateriali nanostrutturati, però, potrebbe consentire di ridurre la dimensione dei fotoni e la lunghezza d'onda della luce, consentendo la creazione di nuovi tipi di dispositivi nanofotonici, Egli ha detto.

Il lavoro è stato una collaborazione di ricercatori del Queens e City Colleges della City University of New York (CUNY), Università di Purdue, e Università dell'Alberta. Lo studio sperimentale è stato condotto dal team CUNY, mentre il lavoro teorico è stato svolto a Purdue e Alberta.

Il documento Science è stato scritto dai ricercatori CUNY Harish N.S. Krishnamoorthy, Vinod M. Menon e Ilona Kretzschmar; Zubin Jacob, ricercatore dell'Università di Alberta; e Narimanov. Zubin è un ex studente di dottorato della Purdue che ha lavorato con Narimanov.

L'approccio potrebbe aiutare i ricercatori a sviluppare "sistemi di informazione quantistica" molto più potenti dei computer di oggi. Tali computer quantistici trarrebbero vantaggio da un fenomeno descritto dalla teoria quantistica chiamato "entanglement". Invece dei soli stati di uno e zero, ci sono molti possibili "stati quantistici entangled" nel mezzo.