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Materiais Avançados

Metamaterial permite trocar eletricidade por luz nos chips

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/02/2019

Metamaterial permite trocar eletricidade por luz nos chips
Esta ilustração mostra dois fótons de entrada (vermelhos) sendo convertidos em um fóton refletido (verde) como resultado da interação da luz com a estrutura de nanofios do metamaterial. Os nanofios estão espaçados por cerca de 100 nanômetros.
[Imagem: UML]

Luz em lugar da eletricidade

Uma nova classe de metamaterial - materiais artificiais que manipulam os mais diversos tipos de ondas - pode ser "sintonizada" para mudar a cor da luz.

Essa tecnologia poderá ser usada para a comunicação óptica em processadores fotônicos, chips de computador que funcionam com luz em lugar da eletricidade.

Ao converter sinais elétricos em pulsos de luz, a comunicação óptica no interior dos chips substituirá os fios de cobre usados hoje nos circuitos integrados de silício.

Essa nova onda tecnológica promete equipamentos de processamento e comunicação - computadores, celulares, tablets etc. - menores, mais rápidos, mais baratos e energeticamente mais eficientes, com maior largura de banda e melhor armazenamento de dados, entre outras melhorias. A comunicação óptica dentro dos chips também deverá criar redes de telecomunicação de fibra óptica mais eficientes.

Metamaterial muda cor da luz

Para trocar elétrons por fótons dentro dos chips é fundamental permitir a interação entre os fótons. "Infelizmente, esse processo não-linear é extremamente ineficiente, e materiais adequados para promover a interação de fótons são muito raros," comenta o professor Viktor Podolskiy, da Universidade de Massachusetts, nos EUA.

Metamaterial permite trocar eletricidade por luz nos chips
Microfotografias do material artificial que controla a cor da luz.
[Imagem: 10.1364/OPTICA.5.001502]

Podolskiy e sua equipe descobriram agora que vários materiais com características não-lineares mais fracas podem ser combinados, resultando em um novo material sintético - um metamaterial - que apresenta propriedades não-lineares de última geração.

O truque é que a energia dos fótons determina a cor da luz, isto é, a interação dos fótons é feita através de suas cores.

"O reforço [do sinal de interação entre os fótons] vem do modo como o metamaterial remodela o fluxo de fótons," explica o pesquisador. "Isto abre uma nova direção no controle da resposta não-linear dos materiais e pode encontrar aplicações em circuitos ópticos no interior dos chips, melhorando drasticamente as comunicações no chip."

Bibliografia:

Artigo: Structural second-order nonlinearity in plasmonic metamaterials
Autores: Brian Wells, Anton Yu. Bykov, Giuseppe Marino, Mazhar E. Nasir, Anatoly V. Zayats, Viktor A. Podolskiy
Revista: Optica
Vol.: 5, Issue 12, pp. 1502-1507
DOI: 10.1364/OPTICA.5.001502


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