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El avance de Plasmonics promete computadoras y comunicaciones más rápidas

Ciencia

Darío Borghino

22 de octubre de 2009

Los dispositivos Plasmonics pronto podrían hacer realidad los sueños de procesamiento de datos a velocidad de la luz

Plasmonics es una tecnología emergente prometedora que intenta reunir lo mejor de dos mundos, la óptica y la electrónica, para lograr una computación y comunicación más rápidas al hacer que los dispositivos ópticos sean significativamente más pequeños. En una investigación reciente, un equipo de científicos europeos ha resuelto un problema de larga data en este campo mediante el envío de señales a larga distancia en un avance que acerca esta tecnología mucho más a la producción en masa.

En comparación con otras tecnologías, la electrónica es relativamente lenta, debido a los límites físicos de los cables, no se puede empujar unas decenas de GHz, pero nos permite manipular señales con dispositivos muy pequeños a un precio económico; la óptica, por otro lado, puede alcanzar velocidades increíblemente altas, lo que la convierte en una excelente opción para comunicaciones rápidas, pero es relativamente voluminosa y costosa.

Los investigadores se han dado cuenta durante mucho tiempo de que usar la luz para manipular la información en lugar de solo la comunicación podría ser la clave para lograr un procesamiento de datos mucho más rápido. Desafortunadamente, el tamaño y el rendimiento de los dispositivos fotónicos están limitados por el ancho de las fibras ópticas, que deben ser al menos la mitad de la longitud de onda de la luz para propagarse correctamente, lo que hace que los esfuerzos de miniaturización sean extremadamente difíciles.

A menudo denominada "luz en un cable", la plasmónica es un enfoque alternativo al procesamiento de datos más rápido que utiliza las ondas de densidad de los electrones para enviar señales ópticas y electrónicas en el mismo circuito metálico. Estas ondas, o "plasmones", se crean cuando la luz incide en una superficie metálica en circunstancias precisas y tiene frecuencias en el rango óptico, lo que significa que pueden codificar aproximadamente la misma cantidad de información que la fibra óptica.

Lo que es aún más interesante es que los plasmones no están sujetos a las mismas restricciones físicas de la luz, lo que significa que pueden viajar en pequeños alambres metálicos, lo que permite el mismo tipo de miniaturización que la industria electrónica ha estado experimentando durante décadas.

Un grave obstáculo para el uso generalizado de esta tecnología hasta ahora ha sido que los plasmones tienden a disiparse después de unos pocos milímetros de propagación, lo que los hace inutilizables en la mayoría de los chips de computadora. Bajo el proyecto Plasmacon, financiado por la Unión Europea, un equipo de investigadores europeos ha informado que ahora han superado este obstáculo, demostrando los primeros dispositivos plasmónicos comercialmente viables.

El enfoque de los investigadores fue desarrollar el llamado "guía de onda polariton polariton de plasma de superficie dieléctrica" ​​(DLSPPW), una capa de dieléctrico que fue modelada en una película de oro con un sustrato de vidrio. Usando esta estructura, fueron capaces de lograr guías de onda de solo 500 nanómetros de tamaño y extender la propagación de la señal, abriendo el camino a nuevos avances.

A diferencia de los resultados anteriores obtenidos por otros grupos de investigación, la tecnología desarrollada por el equipo puede crear dispositivos plasmónicos utilizando técnicas de litografía comercial existentes y de bajo costo, y si bien todavía es necesario abordar algunos problemas, parece que uno de los principales obstáculos se encuentra sido superado.

Usando la guía de onda especial que desarrollaron, los investigadores construyeron varios dispositivos plasmónicos, incluido un resonador de anillo de guía de onda, un componente crucial de los multiplexores en redes ópticas que combinan y separan varios flujos de datos en una sola señal y viceversa, en tamaños mucho más pequeños de lo habitual . Por ejemplo, mientras que los resonadores de anillo ópticos actuales tienen un radio de hasta 300 micrómetros, el construido por el equipo mide solo cinco micrómetros.

"Creo que comenzaremos a ver cómo esta tecnología se abre camino en aplicaciones comerciales en los próximos cinco a diez años", explicó el profesor Zayats, profesor de óptica en la Universidad de Queen en Belfast. "El objetivo final es un circuito fotónico integrado basado en excitaciones plasmónicas capaces de realizar todas las operaciones de forma completamente óptica".

La investigación en plasmónica se ha acelerado rápidamente y el interés de la industria electrónica, incluidos NEC y Panasonic, y el fabricante francés de chips Silios Technology ya está trabajando en un plan de comercialización que podría involucrar la producción de componentes plasmónicos o la licencia de la técnica Plasmocom a terceros.

El proyecto es una colaboración entre la Universidad de Queen, la Universidad de Aalborg en Dinamarca, la Universidad del Sur de Dinamarca en Odense y la Universidad de Borgoña en Francia.

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Los dispositivos Plasmonics pronto podrían hacer realidad los sueños de procesamiento de datos a velocidad de la luz

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