Metassuperfícies colocam luz dentro dos processadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/03/2013

Exemplos de metassuperfícies, fabricadas com a mesma tecnologia usada atualmente pela indústria eletrônica, facilitando seu uso no interior do chips.
[Imagem: Birck Nanotechnology Center/Purdue University]

Metamateriais 2D

Uma tecnologia emergente, conhecida como metassuperfícies, está permitindo o controle da luz com uma eficiência sequer imaginada há poucos anos pelos pesquisadores na área das tecnologias ópticas.

Nesta semana, a revista Science fez um levantamento sobre o estágio atual das pesquisas com metassuperfícies, concluindo que essas novas tecnologias estão muito próximas dos usos práticos e da comercialização.

"Eu penso que, neste ponto, já sabemos o bastante para realisticamente começar a desenvolver protótipos de dispositivos para algumas aplicações," disse o professor Alexander Kildishev, um dos autores da avaliação.

As metassuperfícies são derivações diretas dos metamateriais, materiais sintéticos que se tornaram conhecidos pelos experimentos com mantos da invisibilidade.

O próprio professor Kildishev é um dos responsáveis pela criação de metamateriais sem metais nobres, um dos grandes avanços recentes na área, permitindo a criação de dispositivos de custo compatível com as aplicações.

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Entre essas aplicações estão processadores com comunicação por luz, telecomunicações mais rápidas, e uma nova geração de células solares, sensores e microscópios.

As metassuperfícies são películas extremamente finas de metamateriais, incluindo nanoantenas e camadas alternadas de óxidos especiais que permitem um controle da luz sem precedentes.

Metassuperfícies

As metassuperfícies tornam possível usar fótons individuais para trocar dados no interior dos processadores ópticos.

Embora os fótons possam acelerar dramaticamente a velocidade de operação dos computadores e das telecomunicações, os dispositivos fotônicos atuais não podem ser miniaturizados porque o comprimento de onda da luz é grande demais para entrar nos componentes usados nos circuitos integrados.

Já os circuitos nanofotônicos funcionam com base em quasipartículas conhecidas como plásmons de superfície, oscilações conjuntas de elétrons que permitem o controle e o roteamento da luz em dispositivos que são pequenos demais para o uso dos lasers.

Como os dispositivos plasmônicos são fabricados com a mesma tecnologia usada na fabricação dos chips atuais, a tecnologia pode ser facilmente escalonada para nível industrial.

E, sendo essencialmente planos, esses circuitos plasmônicos podem ser integrados com o grafeno.

"Se você aplica uma tensão, as propriedades ópticas do grafeno mudam, e se você acopla uma camada de grafeno com uma metassuperfície, então essas propriedades ópticas mudam dramaticamente," disse Kildishev.

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Embora os metamateriais estejam mostrando todo o seu potencial em macroescala, eles ainda apresentam algumas deficiências, como uma perda de luz muito grande e a necessidade de estruturá-los de forma muito precisa para cada aplicação.

Segundo os pesquisadores, a transformação dos metamateriais em superfícies essencialmente 2D, criando as metassuperfícies, está eliminando todos esses inconvenientes, abrindo espaço para que a fotônica entre de vez no interior dos chips.

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