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I dati ‘viaggiano’ su transistor a fotoni

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Destinati a soppiantare i dispositivi tradizionali, che utilizzano la corrente elettrica per amplificare o modulare un segnale nei dispositivi elettronici, l’ultima generazione di transistor funziona con la luce e apre la strada allo sviluppo di tecnologie per l’elaborazione e la trasmissione dati ad altissima velocità.

A realizzare questi innovativi congegni sono stati i ricercatori dell’Università La Sapienza di Roma, Claudio Conti e Marco Leonetti, e dell’Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid ‘Cefe Lopez’. Nel lavoro pubblicato sulla rivista Nature Communications, i ricercatori hanno dimostrato che questo tipo di transistor è in grado di funzionare anche in sistemi disordinati, come i liquidi, i gas, le leghe metalliche, i colloidi, consentendo al fascio di luce di passare, per esempio, attraverso un muro e continuare a mantenere il controllo del segnale.

Non solo, gli autori hanno scoperto che, in questi sistemi, il dispositivo può avere una struttura molto più semplice rispetto a quella dei primi transistor ottici. Il team infatti ha individuato un meccanismo in grado di incanalare la luce nelle cavità di una nanostruttura, dette “modi” che comunicano tra loro scambiandosi energia sottoforma di luce laser.

Tramite un dispositivo chiamato “spatial light modulator”, gli autori hanno dimostrato che è possibile controllare il trasferimento di energia tra le diverse cavità. Questo fenomeno di “switching” è analogo a quello che avviene nei transistor standard, sostituendo alla corrente elettrica i fotoni.

Ciò permette di modificare e amplificare i flussi di luce incanalati da un “modo” a un altro, e di cambiare la frequenza, ovvero il colore della luce. In pratica il congegno è un transistor in cui i canali di uscita sono costituiti da luce di colori differenti invece che da corrente elettrica come nel caso dell’elettronica.

Il sistema proposto si basa su microstrutture di particelle di diossido di titanio delle dimensioni di decine di micron. Nonostante siano circa mille volte più grandi di un normale transistor elettronico, le possibilità che si aprono grazie a questa scoperta sono enormi. Infatti utilizzando la luce si possono elaborare informazioni a velocità molto maggiori rispetto al caso della normale corrente elettrica, favorendo così lo sviluppo di tecnologie per l’elaborazione e la trasmissione dati ad altissima velocità.

 

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