Antenas de luz transferem dados na velocidade definitiva

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/01/2020

A lacuna entre os elementos da antena é tão pequena que os elétrons podem atravessá-la usando um processo conhecido como tunelamento quântico. Esse movimento das cargas gera vibrações com frequências ópticas, ou luz, que é então emitida em uma direção específica.
[Imagem: René Kullock et al. - 10.1038/s41467-019-14011-6]

Antenas ópticas

Pesquisadores da Universidade Würzburg, na Alemanha, conseguiram miniaturizar antenas para que elas operem com os comprimentos de onda muito curtos da luz.

As antenas direcionais tradicionais tipicamente convertem sinais elétricos em ondas de rádio e as emitem em uma direção específica, permitindo maior desempenho e menor interferência.

Este princípio, presente em toda a tecnologia à base de ondas de rádio, também pode ser interessante para fontes de luz miniaturizadas, abrindo novas formas de operação das tecnologias fotônicas. Afinal, quase todas as comunicações são baseadas na transmissão de dados por luz dentro de fibras ópticas.

Assim, antenas direcionais para luz podem ser usadas para trocar dados entre diferentes núcleos de um processador com pouca perda e à velocidade da luz. O que faltava para que as antenas operassem com comprimentos de onda muito curtos da luz era miniaturizá-las à escala nanométrica.

Como em suas equivalentes de ondas de rádio, a precisão direcional da emissão de luz da nova antena óptica é determinada pelo número de elementos da antena. "Isso nos permitiu construir a menor fonte de luz elétrica do mundo até o momento, capaz de emitir luz em uma direção específica," disse o professor Bert Hecht.

Antena Yagi-Uda

As antenas ópticas criadas pela equipe geram luz infravermelha direcional usando uma estrutura Yagi-Uda feita de ouro - o nome é derivado dos dois pesquisadores japoneses, Hidetsugu Yagi e Shintaro Uda, que inventaram esse tipo de antena na década de 1920.

Quando uma corrente alternada é aplicada na antena, os elétrons no metal vibram, fazendo a antena irradiar ondas eletromagnéticas, ou luz.

"No entanto, no caso de uma antena Yagi-Uda, isso não ocorre uniformemente em todas as direções, mas através da superposição seletiva das ondas irradiadas usando elementos especiais, os chamados refletores e diretores," explicou o pesquisador René Kullock. "Isso resulta em interferência construtiva em uma direção e interferência destrutiva em todas as outras direções".

No entanto, muito trabalho ainda precisa ser feito antes que a nova invenção esteja pronta para ser usada na prática dentro dos processadores funcionando com luz. Em primeiro lugar, os físicos precisam trabalhar na contraparte que deverá receber os sinais de luz. Em segundo lugar, eles precisam aumentar a eficiência e a estabilidade da nanoantena óptica.

Bibliografia:

Artigo: Electrically-driven Yagi-Uda antennas for light
Autores: René Kullock, Maximilian Ochs, Philipp Grimm, Monika Emmerling, Bert Hecht
Revista: Nature Communications
Vol.: 11, Article number: 115
DOI: 10.1038/s41467-019-14011-6