Teoria descreve como criar circuitos totalmente ópticos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/10/2005

Antes de descrever como criar componentes dos circuitos ópticos, os pesquisadores tiveram que descobrir como materiais em nanoescala interagem como a luz.
[Imagem: UPenn]

Componentes ópticos

Engenheiros da Universidade da Pensilvânia, Estados Unidos, acreditam ter encontrado uma forma nova de otimizar chips e componentes eletrônicos em geral, fazendo com que eles funcionem com luz, em vez de eletricidade.

Na busca pela criação de circuitos eletrônicos mais rápidos, menores e com menor gasto de energia, os pesquisadores olharam em outro ponto do espectro eletromagnético, que vai da energia de baixa freqüência utilizada nos equipamentos atuais, até a energia de alta freqüência dos raios gama, ultrapassando os limites da tecnologia convencional.

Os pesquisadores criaram uma teoria que propõe métodos para criação dos componentes eletrônicos - capacitores, resistores e bobinas - em nanoescala, o que os permitiria operar utilizando luz visível ou infravermelha.

Nanopartículas de materiais específicos, selecionados segundo suas propriedades ópticas, podem funcionar como elementos de circuitos fotônicos.

Por exemplo, nanopartículas de prata ou ouro podem desempenhar as mesmas funções na manipulação de uma corrente elétrica que um indutor faz em uma placa de circuito impresso.

Componentes optoeletrônicos

Componentes optoeletrônicos poderão permitir a criação de processadores de computador mais rápidos, a construção de nanoantenas ou a construção de dispositivos de armazenamento de dados de maior densidade de informação por área.

Essa "eletrônica óptica" - prefira optoeletrônica - também poderá ter aplicações exóticas, que não são possíveis com a eletrônica convencional, como a capacidade de se acoplar sinais eletrônicos a uma molécula individual ou a criação de circuitos biológicos.

"O comprimento de onda da luz pode ser medido em centenas de nanômetros e já existe tecnologia disponível para se criar estruturas que poderão operar na mesma escala ou até em menor escala do que o comprimento de onda da luz," escreveram os cientistas em seu artigo, publicado na revista Physical Review Letters.

Permissividade

Antes de descrever como criar componentes dos circuitos ópticos, Nader Engheta, H. Nedwill Ramsey, Alessandro Salandrino e Andrea Alu tiveram que descobrir como materiais em nanoescala interagem como a luz.

Para isso, eles pesquisaram uma propriedade crítica à interação desses materiais com ondas, chamada permissividade, que descreve como uma substância específica afeta campos eletromagnéticos. Uma nanoesfera, por exemplo, medindo apenas algumas dezenas de nanômetros de diâmetro, será afetada pela luz de forma de diferente, de acordo com a sua permissividade.

Baseando-se em seus modelos, os cientistas demonstraram que uma nanoesfera não-metálica, de vidro por exemplo, com permissividade maior do que zero, funcionará exatamente como um capacitor. Já uma nanoesfera metálica, feita de ouro ou prata, com permissividade menor do que zero, funcionará como um indutor.

Ambos os materiais podem funcionar como resistores, dependendo de quanta energia óptica é perdida em cada um deles.

"Assim, já temos três elementos básicos de um circuito," afirma Engheta. "Empilhando uns sobre os outros, nós podemos criar combinações avançadas de um circuito. É até mesmo possível utilizar esses três elementos para criar nano-linhas de transmissão ou nanocabos.