Cristais fotônicos abrem caminho para chip ótico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/07/2003

Uma nova classe de cristais fotônicos artificiais, construídos a partir de um novo método de fabricação desenvolvido pela Universidade de Toronto (Canadá), deverá significar um grande passo rumo à produção em larga escala de microchips ópticos capazes de transmitir grandes quantidades de dados. Os cristais, conhecidos com PBG ("Photonic Band Gap Crystals" : cristais fotônicos com intervalo de freqüência), poderão significar o início de um novo patamar de velocidade na transmissão de dados na informática e nas telecomunicações, quando a luz, ao invés dos elétrons, será utilizada para transmissão das informações no interior dos chips.

Cristais fotônicos são sempre artificiais, eles não ocorrem na natureza. Por isso a importância de um método que permita sua construção de maneira rápida, prática e viável economicamente. Sua fabricação exige a construção de uma estrutura com padrões repetitivos, ou seja, uma estrutura que se repete continuamente a intervalos regulares. Esta estrutura é construída de um material dielétrico, um tipo de material que é ou isolante, ou capaz de manter uma determinada carga elétrica por longo tempo com um mínimo de perda.

O elemento mais importante no processo de produção é a precisão com que a estrutura é construída. Sendo perfeita, o cristal resultante terá o que os cientistas chamam de "band gap", um intervalo de freqüência. As freqüências dentro dessa faixa são bloqueadas pelo cristal e refletidas na forma de luz. Todas as demais ondas são transmitidas perfeitamente, atingindo todo o espectro eletromagnético.

A utilização comercial dos cristais fotônicos passa então a depender unicamente de seu método de construção, uma vez que a freqüência que ele é capaz de bloquear depende do espaçamento de sua estrutura. Com um método adequadamente preciso, os cientistas passam a ser capazes de construir cristais para atender necessidades específicas de um sem número de aplicações, incluindo chaves ópticas, micro-lasers, guias de onda, LEDs e equipamentos de telecomunicações em geral.

"Este deverá ser um tremendo avanço," comemora Sajeev John, um dos cientistas que assinam o artigo publicado na revista Physical Review Letters. "É basicamente um conjunto totalmente novo de arquiteturas para a fabricação de materiais PBG quase perfeitos e irá permitir um aumento gigantesco na largura de banda disponível para os microchips ópticos."

A equipe de pesquisadores criou uma matriz de cristais fotônicos artificiais que podem ser construídos com precisão de escala nanométrica a partir de um bombardeamento com raios-X. Os raios-x passam através de uma máscara de ouro com uma série de buracos, removendo porções de um polímero colado por baixo da máscara. A seguir, deposita-se vidro para preencher os buracos da máscara de ouro e o polímero que resta é destruído com calor. Deposita-se então silício nas regiões vazias do vidro. Finalmente, o vidro é removido com a utilização de produtos químicos apropriados, deixando como resultado uma rede de cristais puros de silício.