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Dal CnrNano il primo transistor alimentato con la luce

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Il mondo della ricerca italiana ha messo a segno un nuovo passo in una delle maggiori sfide dell’optoelettronica, ovvero la possibilità di usare la luce per alimentare i computer: un team dell’Istituto nanoscienze del Consiglio nazionale delle ricerche (CnrNano), in collaborazione con l’Istituto italiano di tecnologia (Iit), l’Università del Salento e le università di Madrid e di Parigi è infatti riuscito nell’impresa di mettere a punto il primo transistor interamente alimentato otticamente. Il dispositivo, che è già in grado di eseguire alcune operazioni fondamentali di ogni computer, aprirebbe nuove direzioni alla possibilità di costruire interi circuiti logici alimentati dalla luce.

La realizzazione del transistor, documentata in uno studio apparso su Nature Communications, è basata su speciali particelle quantistiche, dette polaritoni, “nate dall’interazione forte tra radiazione e materia, una sorta di ‘trasportatori di luce’ all’interno dei semiconduttori”, come spiega Daniele Sanvitto del CnrNano di Lecce. “Alimentato da segnali ottico-polaritonici in ingresso, il transistor che abbiamo realizzato restituisce in uscita un segnale amplificato di circa 20 volte e in grado di dare l’input a un transistor successivo: è quindi possibile assemblarne diversi in cascata, il primo passo per creare circuiti ottici”, continua il ricercatore, a capo del laboratorio di fotonica avanzata di CnrNano e coordinatore dello studio assieme, fra gli altri, a Dario Ballarini, Milena de Giorgi e Giuseppe Gigli.

Uno dei punti più critici per la ricerca su transistor ottici è la compatibilità tra i segnali di input e output senza la quale un transistor è ‘isolato’ e di fatto inutilizzabile. Oggi grazie a segnali compatibili, più transistor ottici possono funzionare insieme per la prima volta. “Lo studio mostra che assemblando tre transistor polaritonici è possibile realizzare i circuiti noti come porte logiche AND e OR, che sono i mattoni fondamentali della logica binaria delle operazioni alla base di ogni computer”, continua Sanvitto.

Nell’informatica attuale, la conversione dell’informazione dai transistor elettronici ai cavi di comunicazione ottici e viceversa, causa ritardi e alti consumi energetici. “Il nostro risultato apre alla possibilità di realizzare circuiti logici alimentati esclusivamente con la luce, eliminando le strutture per la trasformazione dei segnali, più veloci ed economici” conclude Sanvitto. “inoltre con il nostro transistor, che è in grado di ricevere più segnali di input, si possono immaginare circuiti che operano con la logica di tipo neuronale”.

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