nanoGUNE desenvolve un sistema de difusión de luz comprimida na superficie do grafeno

2014/05/26 Carton Virto, Eider - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Nanoteknologia
• Fisika

Os circuítos e dispositivos ópticos poderían procesar e computar a información moito máis rápido que os electrónicos. Pero uno dos límites está na propia luz. Segundo o investigador Ikerbasque do centro de investigación nanoGUNE de Donostia, Rainer Hillenbrand, “necesita demasiado espazo”. De feito, para que a luz expándase necesita polo menos a metade do seu espazo de lonxitude de onda, moito maior que os compoñentes electrónicos básicos da última xeración dos nosos computadores. Por iso xorde o reto de comprimir a luz e controlar a súa expansión a nanoescala mediante un determinado material.

En nanoGUNE responderon a este reto desenvolvendo un sistema baseado en antenas que permitirá arrincar e controlar a luz “comprimida” que se propaga a través do grafeno.

Esta luz “comprimida” é un plasmón superficial. Xéranse a partir da interacción dos electróns de condución coa luz dunha determinada lonxitude de onda, que se propagan a través da superficie do material, cunha lonxitude de onda moi pequena. No caso do grafeno, a lonxitude de onda da luz atrapada nunha capa de grafeno pode reducirse notablemente mediante o uso de plasmones de grafeno en superficie: 10-100 veces respecto da luz que se expande no espazo libre. Isto permite que a luz que se propaga a través do grafeno ocupe moito menos espazo e que, coa idea de controlalo, póidanse deseñar nanodispositivos ópticos.

Investigadores de NanoGUNE, ICFO de Barcelona e Graphenea, liderados por Rainer Hillenbrand, demostraron que o concepto de antena utilizado paira ondas de radio pode ser una boa solución paira a creación e control da luz comprimida. Nun artigo publicado pola revista Science, os investigadores demostraron que as barras de ouro de tamaño nanométrico (que actúan como antenas da luz) incrustadas no grafeno poden absorber a luz infravermella, converténdoa nun plasmón de grafeno, como una antena de radio, nun cable metálico, transforma as ondas de radio en ondas electromagnéticas. "Presentouse una plataforma tecnolóxica versátil baseada en antenas ópticas resonadoras paira iniciar e controlar a expansión dos plasmones de grafeno. Este descubrimento é un paso importante nos circuítos de plasmones de grafeno", explica Hillenbrand.

O propio equipo de investigación de nanoGUNE descubriu en 2012 a existencia de plasmones de grafeno. Os investigadores consideraban máis apropiado que os plasmones metálicos paira o desenvolvemento dunha tecnoloxía baseada en plasmones, debido ao comportamento dos electróns de condución no grafeno, debido á maior capacidade de compresión da luz. Pero a 2012 non foron capaces de crear plasmones de grafeno.

Agora, os investigadores de nanoGUNE deron un paso máis na creación de plasmones de grafeno e na posta en marcha e control da súa difusión de forma sinxela. As principais vantaxes da plataforma presentada serían que só una excitación óptica é suficiente paira xerar plasmones de grafeno, co dispositivo compacto, e que a fase de plasmones e a fronte de onda poden controlarse directamente, adaptando a xeometría das antenas. En NanoGUNE, Pablo Alonso-González sinalou que “isto é básico paira desenvolver aplicacións baseadas no enfoque e a dirección da luz”.

A investigador da área de grafeno da Universidade de Manchester, Alexander Grigorenko, destacou a plataforma presentada por nanoGUNE na web Physicsworld, coas seguintes palabras: “este traballo é máis que un logro científico significativo; (...) diría que no mundo só dous laboratorios poden facer algo parecido ao que fixeron”.