Metamaterial permite trocar eletricidade por luz nos chips

Redação do Site Inovação Tecnológica -  01/02/2019

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.

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."

• Brasileiros controlam interações da luz que atrapalham chips fotônicos

Bibliografia:

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

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