Menor laser semicondutor do mundo abre caminho para processadores de luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/06/2020

O formato das partículas de perovskita é essencial para a emissão laser.
[Imagem: Ekaterina Tiguntseva et al. - 10.1021/acsnano.0c01468]

Processadores a laser

Uma equipe internacional de pesquisadores anunciou o desenvolvimento do menor laser semicondutor do mundo que funciona na faixa visível e a temperatura ambiente.

O laser é uma nanopartícula medindo apenas 310 nanômetros, o que o torna mais próximo da integração no interior dos processadores - os processadores fotônicos poderão fazer cálculos usando luz, em vez de eletricidade, com um salto em termos de velocidade e virtualmente decretando o fim do superaquecimento dos processadores atuais.

Além da miniaturização, o nanolaser emite luz na cor verde, o que vinha sendo considerado problemático com a redução das dimensões.

"No moderno campo dos semicondutores emissores de luz, existe o problema do 'hiato verde'. Essa lacuna verde significa que a eficiência quântica dos materiais semicondutores convencionais usados para diodos emissores de luz cai drasticamente na parte verde do espectro. Esse problema complica o desenvolvimento de nanolasers a temperatura ambiente feitos de materiais semicondutores convencionais," explicou o professor Sergey Makarov, da Universidade ITMO, na Rússia.

A lacuna foi preenchida graças à cada vez mais famosa perovskita.

Enquanto um laser tradicional precisa de dois elementos - um meio ativo, que permite a geração da emissão estimulada coerente, e um ressonador óptico, que ajuda a confinar a energia eletromagnética por um longo tempo - a perovskita cumpre as duas funções, bastando para isso dar à partícula o formato adequado.

Estrutura do nanolaser e seu pico de emissão, preenchendo o "hiato verde" dos nanolasers.
[Imagem: Ekaterina Tiguntseva et al. - 10.1021/acsnano.0c01468]

Nanolaser verde

As nanopartículas funcionam como laser sob a pressão atmosférica e temperatura ambientes. Isso torna a tecnologia adequada para o desenvolvimento de chips ópticos, sensores e outros componentes que usam luz para transferir e processar informações, incluindo processadores ópticos.

E os lasers que trabalham na faixa visível são particularmente interessantes porque, mantendo todas as outras propriedades iguais, eles são menores do que as fontes vermelha e infravermelha. Isto porque o volume dos nanolasers tem uma relação cúbica com o comprimento de onda da emissão - como o comprimento de onda da luz verde é três vezes menor do que o da luz infravermelha, o limite de miniaturização é muito maior para os lasers verdes.

E a miniaturização é essencial para a fabricação de componentes ultracompactos para futuros sistemas ópticos de processamento de informações.

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