I ricercatori dell'Università di Tsukuba utilizzano minuscole nanocavità incorporate nelle guide d'onda per modificare in modo selettivo brevi impulsi di luce, il che può aiutare a portare a una modellazione ottica ultraveloce dell'impulso da utilizzare nei nuovi computer che funzionano in base alla luce. Credito:Università di Tsukuba
Si dice che la luce sia la fonte della vita e, nel prossimo futuro, potrebbe costituire anche la base delle nostre esigenze quotidiane di personal computer. Recentemente, i ricercatori dell'Università di Tsukuba hanno sfruttato specifiche energie di luce da un "pacchetto" di luce creando una nanocavità, che potrebbe aiutare nello sviluppo di futuri computer completamente ottici.
I cavi in fibra ottica sfruttano già l'incredibile velocità della luce per trasmettere dati su Internet. Tuttavia, questi segnali devono prima essere convertiti in impulsi elettrici nei circuiti del computer o della smart TV prima di poter guardare il tuo programma in streaming preferito. I ricercatori stanno lavorando allo sviluppo di nuovi computer completamente ottici in grado di eseguire calcoli utilizzando impulsi luminosi. Tuttavia, spesso è difficile controllare con precisione i pacchetti di energia luminosa e sono necessari nuovi dispositivi per modellare gli impulsi luminosi in modo commutabile.
In uno studio pubblicato il mese scorso su Nanophotonics , i ricercatori dell'Università di Tsukuba hanno testato una nuova guida d'onda metallica che contiene una minuscola nanocavità, lunga appena 100 nanometri. La dimensione della nanocavità è specificamente adattata in modo che solo specifiche lunghezze d'onda della luce possano adattarsi all'interno. Questo fa sì che la nanocavità agisca quasi come un atomo artificiale con proprietà sintonizzabili. Di conseguenza, vengono trasmesse onde luminose con energia risonante corrispondente, mentre altre lunghezze d'onda vengono bloccate. Questo ha l'effetto di rimodellare il pacchetto di onde luminose.
Il team ha utilizzato onde luminose che viaggiano lungo l'interfaccia tra il metallo e l'aria, chiamate "polaritoni plasmonici di superficie". Ciò comporta l'accoppiamento del movimento dell'onda luminosa nell'aria con il movimento degli elettroni nel metallo direttamente sotto di essa. "Puoi immaginare un polaritone plasmonico di superficie come quello che accade quando un forte vento soffia attraverso l'oceano. Le onde dell'acqua e le onde d'aria fluiscono di concerto", afferma l'autore senior, il professor Atsushi Kubo.
La guida d'onda è stata fabbricata utilizzando un colorante con proprietà di fluorescenza che cambiavano in base alla presenza dell'energia luminosa. Il team ha utilizzato cinguettii di luce lunghi solo 10 femtosecondi (cioè 10 quadrilionesimo di secondo) e ha creato un "filmato" delle onde risultanti utilizzando la microscopia fluorescente a due fotoni risolta nel tempo. Hanno scoperto che solo la componente spettrale corrispondente all'energia di risonanza della nanocavità era in grado di continuare a propagarsi lungo la superficie del metallo. "La capacità di rimodellare selettivamente le forme d'onda sarà la chiave per lo sviluppo dei futuri computer ottici", afferma il professor Kubo. I risultati di questo progetto possono anche aiutare a semplificare la progettazione di altri dispositivi per la spettroscopia ottica ultraveloce. + Esplora ulteriormente
