Eletrônica

Chip híbrido grafeno-silício poderá processar dados opticamente

Chip híbrido grafeno-silício poderá processar dados opticamente
O comportamento óptico não-linear permite que a estrutura híbrida de silício-grafeno sirva como uma plataforma para processamento de dados inteiramente óptica. [Imagem: Nicoletta Barolini]

Não-linear

Depois de alguns meses sumido, o grafeno retorna às manchetes em grande estilo.

Engenheiros da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos, demonstraram que o grafeno apresenta um notável comportamento óptico não-linear.

Isso poderá permitir amplas aplicações no campo da fotônica, nas interconexões ópticas e na fabricação de circuitos fotônicos integrados de baixo consumo de energia.

Um comportamento não-linear significa que o grafeno não responde sempre da mesma forma a um sinal de entrada. Isso é essencial para que um componente funcione como uma chave liga/desliga digital, ou um bit de memória.

Grafeno-silício

Simplesmente acrescentando uma folha de grafeno, com apenas um átomo de espessura, os pesquisadores transformaram um componente passivo em um componente ativo, capaz de converter comprimentos de onda usados em telecomunicações e gerar sinais fotônicos de microondas.

"Demonstrar a eficiência deste chip fotônico híbrido de grafeno-silício é um passo importante rumo à construção de elementos de processamento totalmente ópticos, que são essenciais para telecomunicações mais eficientes e mais rápidas," afirmou Tingyi Gu, que desenvolveu o chip.

Ele e seus colegas construíram um dispositivo de grafeno-silício cuja não-linearidade óptica permite que os parâmetros do sistema se alterem com o nível de potência de entrada.

Chip híbrido grafeno-silício poderá processar dados opticamente
Microfotografia do protótipo do chip híbrido silício-grafeno. [Imagem: Gu et al./Nature Photonics]

Além disso, controlando opticamente a resposta eletrônica e termal no chip híbrido, é possível gerar uma frequência portadora de rádio sobre o feixe de laser, modulando essa portadora com a intensidade e com a cor do laser.

Processamento de dados óptico

Usando diferentes frequências ópticas para sintonizar a frequência de rádio, os pesquisadores descobriram que o chip híbrido de grafeno-silício gera frequências de rádio com um fator de qualidade mais de 50 vezes melhor do que já se obteve usando apenas o silício.

"Nós geramos novas frequências ópticas misturando dois campos eletromagnéticos em energias operacionais baixas, ou seja, com pouca energia por bit de informação," continua Gu.

"Isso permite que a estrutura híbrida de silício-grafeno sirva como uma plataforma para processamento de dados inteiramente óptica," conclui ele.

Bibliografia:

Regenerative oscillation and four-wave mixing in graphene optoelectronics
T. Gu, N. Petrone, J. F. McMillan, A. van der Zande, M. Yu, G. Q. Lo, D. L. Kwong, J. Hone, C. W. Wong
Nature Photonics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nphoton.2012.147




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