Transístor de luz usa uma única nanopartícula de silício

Redação do Site Inovação Tecnológica 

Ilustração de uma nanopartícula de silício chaveando entre os modos ópticos de acordo com a intensidade do pulso de laser de controle.[Imagem: Nano Letters]

Nanotransístor

Há poucos dias, uma equipe de engenheiros alemães e britânicos apresentou o primeiro chip de memória óptica permanente, no qual a gravação e a leitura são feitas inteiramente com luz.

Agora, uma equipe russa demonstrou que é possível fabricar transistores acionados com luz usando nanopartículas de silício.

Além de ser baseada na luz - o que é muito mais rápido e consome muito menos energia - a nova abordagem rompe com o esquema tradicional de miniaturização, que vai "descendo uma escada" em termos de tamanho dos transistores (estamos chegando à casa dos 7 nanômetros), e dá um mergulho em direção a partículas que podem chegar a ter poucos átomos de diâmetro.

"Nós controlamos não as propriedades de absorção da nanopartícula, mas sim o seu diagrama de dispersão [óptica]. Explicando, a nanopartícula normalmente dispersa quase toda a luz que incide sobre ela no sentido inverso, para trás; mas, quando a irradiamos com um pulso de laser de controle, ela se reconfigura e começa a dispersar a luz para a frente," explica o professor Sergey Makarov, da Universidade ITMO.

Usar um laser de controle para fazer a nanopartícula de silício mandar a luz numa direção ou noutra é uma versão óptica do mecanismo no qual um transístor usa uma corrente de controle para decidir se a eletricidade que transporta os dados vai numa direção ou noutra - ou seja, a nanopartícula funciona como um transístor de luz.

Transístor de luz

O mecanismo é possível porque o pulso de luz de controle, que é extremamente curto, na casa dos picossegundos, altera temporariamente a permissividade elétrica do silício, recombinando seu equilíbrio de elétrons (negativos) e lacunas (positivas), o que resulta na alteração abrupta das propriedades ópticas da nanopartícula.

O resultado é uma alteração na direção da reflexão da luz em uma escala de tempo na faixa dos picossegundos, o que é pelo menos 1.000 vezes mais rápido do que o chaveamento dos transistores elétricos atuais.

"O tempo que leva para desativar nossas nanopartículas fica na casa de apenas alguns picossegundos, enquanto para ativá-la precisamos de não mais do que dezenas de femtossegundos. Agora já temos dados experimentais que indicam claramente que uma única nanopartícula de silício pode de fato desempenhar o papel de um transístor totalmente óptico. Agora estamos planejando realizar novos experimentos, onde, juntamente com o feixe de laser de controle, nós vamos introduzir um feixe de sinal útil," contou Pavel Belov, membro da equipe.

Bibliografia:

Tuning of Magnetic Optical Response in a Dielectric Nanoparticle by Ultrafast Photoexcitation of Dense Electron–Hole Plasma
Sergey Makarov, Sergey Kudryashov, Ivan Mukhin, Alexey Mozharov, Valentin Milichko, Alexander Krasnok, Pavel Belov
Nano Letters
Vol.: 15 (9), pp 6187-6192
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b02534