Controlando a luz no grito


Com informações da Universidade de Minnesota - 12/12/2014


Esta ilustração mostra uma onda de som passando através do chip, sobreposta com um mapa de cores da luz impressa sobre ela.[Imagem: University of Minnesota]


Óptica sônica

Quando ocorre um raio, vemos o relâmpago, e só depois ouvimos o trovão porque o som viaja muito mais lentamente (1.236 km/h) do que a luz (1.079.254.800 km/h).

Agora, engenheiros desenvolveram um chip no interior do qual ondas sonoras e ondas de luz são geradas e confinadas juntas.

E, mais do que isso, as lentas ondas de som funcionam como um controle eficiente das rapidíssimas ondas de luz.

Muito além de uma mera curiosidade, esse novo chip pode melhorar os sistemas de comunicação por fibras ópticas e sem fios - incluindo os telefones celulares - e até ser utilizado na construção de computadores quânticos.

Tecnicamente, o novo chip é um guia de ondas óptico integrado.

Controlando a luz com som

O chip foi feito com uma base de silício revestida com uma camada condutora de nitreto de alumínio. Quando o material recebe uma corrente alternada, ele se deforma seguindo os pulsos da corrente e gerando ondas sonoras - essa tecnologia é hoje amplamente utilizada nos telefones celulares e em outros aparelhos sem fio como filtros de micro-ondas.

"Nosso avanço foi integrar circuitos ópticos na mesma camada de material com dispositivos acústicos para atingir uma interação extremamente forte entre a luz e as ondas sonoras," explica o professor Mo Li, da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos.

Usando uma tecnologia de nanofabricação, foram feitas matrizes de eletrodos com uma largura de apenas 100 nanômetros (0,00001 centímetros) para excitar as ondas sonoras em uma frequência sem precedentes, superando os 10 GHz, a frequência usada para comunicações via satélite.


A luz (modo óptico) é controlada de forma precisa pelas ondas de som (modo acústico). [Imagem: Tadesse/Li - 10.1038/ncomms6402]
"O que é notável é que, em uma frequência tão alta, o comprimento da onda de som é menor do que o comprimento da onda de luz. Isto foi conseguido pela primeira vez em um chip," disse Semere Tadesse, o construtor do chip. "Neste regime sem precedentes, o som pode interagir com a luz de forma mais eficiente para alcançar uma modulação de alta velocidade."

Gritando para os qubits

Além de aplicações em comunicações, os pesquisadores já começaram a testar seu chip com vistas à sua aplicação na computação quântica.

Eles estão estudando a interação entre fótons individuais (unidades fundamentais da luz) e fônons individuais (unidade fundamentais do som). A ideia é usar as ondas sonoras como portadoras de informação para os qubits.

Bibliografia:

Sub-optical wavelength acoustic wave modulation of integrated photonic resonators at microwave frequencies
Semere Ayalew Tadesse, Mo Li
Nature Communications
Vol.: 5, Article number: 5402
DOI: 10.1038/ncomms6402
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