lunes, 19 de septiembre de 2016

Conmutador de luz líquida llena el vacío entre la luz y la electricidad



Un grupo de científicos que trabajan en la Universidad de Cambridge han utilizado una forma de luz líquida para crear un interruptor semiconductor que es tan pequeño que no sólo borra la distinción entre la luz y la electricidad, sino que también podría permitir el desarrollo de componentes electrónicos mucho más rápidos y más pequeños en el futuro.

Conforme los límites de la Ley de Moore se acercan cada vez más día a día, la demanda de componentes electrónicos más pequeños y rápidos es cada vez mayor, y la microelectrónica comienza a llegar al punto en que los efectos cuánticos son un reto serio para el uso continuo de electrones como un transportador de datos, los investigadores de todo el mundo están explorando maneras de resolver estos problemas.


Dado que los métodos actuales utilizados para realizar conversiones de señales eléctricas en señales ópticas y viceversa son considerados en gran medida ineficaces, los investigadores de la Universidad de Cambridge creen que sería mejor simplemente eliminar al intermediario y mezclar las dos señales juntas. En una búsqueda para lograr esto, los investigadores crearon un conmutador mediante un nuevo estado de la materia conocido como condensado de Bose-Einstein polariton para combinar las señales eléctricas y ópticas, el cual consume cantidades infinitesimalmente pequeñas de energía en el proceso.

"El conmutador polariton unifica las mejores propiedades de la electrónica y la óptica en un pequeño dispositivo que puede conseguir velocidades muy altas mediante el uso de cantidades mínimas de energía," de acuerdo al Dr. Alexander Dreismann del Laboratorio Cavendish de Cambridge.

Para crear un condensado de Bose-Einstein polariton, primero se captura un haz de luz láser entre espejos en una microcavidad que tiene sólo unas pocas micras de tamaño. Aquí la luz interactúa con secciones delgadas de material semiconductor para producir una combinación mitad luz y mitad materia de cuasi-partículas conocidas como polariton, que se componen de excitones semiconductores (electrones excitados ligados al agujero producido por la excitación) y fotones.

Si grandes cantidades de estos polaritonas se generan todos a la vez en un espacio confinado, tienden a agruparse y condensarse tal como hace el vapor de agua cuando se encuentra con una superficie fría. Al fluido de luz-materia que se forma en este punto también se le imparte un giro particular o spin, de tal manera que puede girar en sentido horario (hacia arriba) o hacia la izquierda (hacia abajo). Para hacer que la dirección del giro sea controlable, y por lo tanto utilizable en un contexto electrónico, los investigadores indujeron un campo eléctrico dentro del condensado, lo que hace posible cambiar los estados de arriba y abajo a voluntad. Debido a que el fluido polariton también produce luz a medida que gira, los investigadores creen que la luz de giro codificada podría ser utilizada para convertir los datos eléctricos a señales ópticas que pueden ser enviadas a través de fibras ópticas.

"Hemos hecho un conmutador de luz de efecto de campo que puede salvar la distancia entre la óptica y la electrónica", declaró el doctor Hamid Ohadi, del Laboratorio Cavendish. "Estamos llegando a los límites en cuanto a lo pequeños que podemos hacer los transistores, y la electrónica basada en luz líquida podría ser una manera de aumentar la potencia y la eficiencia de los componentes electrónicos de los que dependemos".

Al igual que otras formas de energía que crean amalgamas extrañas e interesantes entre la energía y la materia a escala nanométrica, como el plexciton topológico descubierto recientemente, el fluido polaritón promete aumentar en gran medida la eficiencia electrónica, aunque sólo tiende a trabajar a temperaturas criogénicas. Como tal, los científicos del Laboratorio Cavendish están investigando otros tipos de materiales que exhiben las mismas propiedades a temperatura ambiente, con la esperanza de la comercialización de la tecnología y su integración con los dispositivos existentes.

Los investigadores dicen que el hecho de que el prototipo del experimento se basa en tecnología de fabricación bien establecida ofrece la posibilidad de que el prototipo sea ampliado, lo que constituye un aspecto clave en términos de potencial futuro de producción en masa.






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