Pensi che il tuo computer sia abbastanza veloce? Pensa di nuovo. I computer del futuro potrebbero funzionare quasi alla velocità della luce! Nanofotonica, lo studio della luce su scala nanometrica, potrebbe infatti portare la velocità della nostra tecnologia a un livello completamente diverso. Il Center for Integrated Nanostructure Physics (CINAP) all'interno dell'Institute for Basic Science (IBS) ha sviluppato tre componenti chiave di un circuito che funziona con la luce. Pubblicato in Comunicazioni sulla natura , questi dispositivi combinano i vantaggi della fotonica e dell'elettronica sulla stessa piattaforma.

Mentre ci avviciniamo lentamente al punto finale della Legge di Moore:uno stato in cui fisicamente non possiamo ridurre ulteriormente le dimensioni dei nostri transistor; il futuro dell'elaborazione dei big data richiede computer ad alte prestazioni con operazioni più veloci. I ricercatori ritengono che se costruiamo computer che elaborano le informazioni attraverso la luce, al posto degli elettroni, computer sarà in grado di funzionare più velocemente. Però, a dimensioni nanometriche, la lunghezza d'onda della luce è maggiore del diametro della fibra di silicio e per questo motivo si può perdere un po' di luce. Una soluzione per controllare la propagazione della luce nella materia può venire dai plasmoni di superficie. Si tratta di onde elettromagnetiche che si propagano lungo la superficie di alcuni materiali conduttori come l'argento, oro, alluminio e rame. Usando i plasmoni di superficie, le informazioni ottiche possono essere trasmesse quasi alla velocità della luce e in volumi estremamente ridotti.

Utilizzando plasmoni di superficie in nanofili d'argento e semiconduttori 2D come il disolfuro di molibdeno (MoS2), Gli scienziati di IBS hanno costruito tre componenti chiave per la comunicazione ottica:transistor ottici, multiplexer ottici e rilevatori ottici di segnale.

Questi dispositivi funzionano grazie a un fenomeno chiamato interconversione plasmone-eccitone-plasmone.

Gli scienziati dell'IBS hanno costruito il transistor ottico interconnettendo il nanofilo d'argento a una scaglia di MoS2. La luce riflessa sul dispositivo viene convertita in plasmone di superficie, che eccitare, torna al plasmone di superficie ed eventualmente emesso come luce con una lunghezza d'onda più corta rispetto all'input iniziale. Per esempio, se la spia di ingresso è verde, la luce di uscita può essere rossa.

I dispositivi di multiplexing della lunghezza d'onda sono stati realizzati in modo simile, ma invece di avere solo una scaglia di MoS2, i ricercatori hanno utilizzato una serie di tre diversi materiali semiconduttori 2D che emettono luce a diverse lunghezze d'onda. In questa struttura, Per esempio, una singola luce in ingresso (colore viola) genera tre luci in uscita (blu, verde e rosso).

I segnali ottici propaganti lungo il nanofilo d'argento possono anche essere trasformati e rilevati come segnali elettrici da un rilevatore di segnali ottici.

"L'originalità di questo articolo deriva dall'interconversione eccitone-plasmone. Abbiamo pubblicato prima della conversione dell'eccitone in plasmone, e dal plasmone all'eccitone utilizzando ibridi di semiconduttori con nanofili d'argento/2D, ma questa è la prima volta che possiamo completare il cerchio passando dai plasmoni agli eccitoni e di nuovo ai plasmoni. Usando questo concetto, abbiamo creato transistor ottici e multiplexer, " spiega il professor Hyun Seok Lee, primo autore di questo studio.