Eletrônica

Interruptor atômico liga a luz das telecomunicações

Interruptor atômico liga a luz das telecomunicações
O interruptor atômico é baseado no deslocamento induzido eletricamente de um ou mais átomos de prata no estreito intervalo entre os contatos de prata e platina.[Imagem: Alexandros Emboras/ETH Zurich]

Interruptor atômico

Interruptores não são exatamente exemplos de alta tecnologia, ainda que a tecnologia não funcione sem eles.

Já um interruptor feito com um único átomo impressiona mais. Sobretudo porque ele pode ajudar a aumentar muito a largura de banda na transmissão de sinais.

Alexandros Emboras, do Instituto ETH de Zurique, na Suíça, criou o menor interruptor do mundo - eventualmente o menor interruptor que se pode fabricar, já que ele é feito com um único átomo.

Ele não será útil para ligar e desligar lâmpadas, mas para converter sinais que trafegam como correntes elétricas dentro dos chips em sinais ópticos, prontos para trafegar pelas fibras ópticas.

Interruptor plasmônico

Mas como pode um interruptor do tamanho de um átomo interferir com a luz cujo comprimento de onda é milhares de vezes maior? A resposta está nos plásmons de superfície, a base de uma tecnologia emergente chamada plasmônica.

A luz que vem pela fibra óptica entra por um guia de ondas até chegar a um dos contatos do interruptor, feito de platina, onde os fótons geram uma onda de plásmons de superfície, que se dirigem para uma abertura de poucos nanômetros, responsável pelo estado aberto - ou desligado - do interruptor.

Quando uma tensão é aplicada ao outro contato, feito de prata, basta que um único átomo de prata se mova para fechar o contato, ligando o interruptor. Assim que a tensão é desligada, o átomo volta à sua posição original e o interruptor é desligado novamente.

Verdadeiramente digital

Como os plásmons de superfície não têm outro caminho para passar a não ser através da abertura, esse mecanismo gera um sinal verdadeiramente digital, que só pode estar em um estado ligado (1) ou desligado (0), sem nenhuma subida de tensão intermediária. Ou seja, o funcionamento desta chave é em tudo similar a um transístor.

O interruptor atômico funciona a temperatura ambiente, mas ele não se mostrou veloz o suficiente ainda para aplicações práticas, operando apenas na faixa dos megahertz. A equipe agora pretende melhorá-lo para chegar à faixa dos gigahertz e até terahertz.

Bibliografia:

Atomic Scale Plasmonic Switch
Alexandros Emboras, Jens Niegemann, Ping Ma, Christian Haffner, Andreas Pedersen, Mathieu Luisier, Christian Hafner, Thomas Schimmel, Juerg Leuthold
Nano Letters
Vol.: 16 (1), pp 709-714
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b04537




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