Colheita de elétrons gera energia para componentes optoeletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/05/2007

A colheita de energia captura elétrons, que são direcionados ao longo de fios, gerando eletricidade reutilizável em vez de calor.
[Imagem: Jalali et al.]

Componentes optoeletrônicos - que utilizam tanto eletricidade quanto luz para processarem informações - prometem revolucionar a computação e as telecomunicações, aumentando tanto a velocidade com que o processamento é feito quanto a velocidade com que os dados são transmitidos.

Componentes optoeletrônicos

O problema é que os componentes optoeletrônicos construídos até hoje exigem luz demais para funcionar e desperdiçam muita energia na forma de calor.

Agora, pesquisadores da Universidade da Califórnia, Estados Unidos, desenvolveram uma técnica inédita que poderá resolver os dois problemas ao mesmo tempo: a "colheita de energia".

Na verdade, uma colheita de elétrons, que poderão então ser direcionados ao longo de fios, gerando eletricidade reutilizável em vez de calor.

Fazer operações ópticas no interior de chips de silício requer feixes de laser bastantes intensos. O problema é que, ao interagir com o silício, a luz forte gera um efeito chamado absorção de dois fótons - uma parte da rede cristalina do silício absorve dois fótons de uma só vez, liberando mais elétrons, que capturam ainda mais fótons, e assim por diante, em um círculo vicioso.

Colheita de elétrons

A saída encontrada pela equipe do professor Bahram Jalali foi colher esses elétrons e dirigi-los na forma de uma corrente elétrica que pode ser aproveitada no próprio circuito.

Os cientistas descobriram que a adição de um simples diodo ao laser semicondutor cria um campo elétrico, que permite que os elétrons livres sejam capturados e utilizados como fonte de energia.

"É um dos poucos lugares onde a natureza permite que você coma a sua torta sem destruí-la," brinca Jalali. Ele e seus colegas já implementaram o novo efeito fotovoltaico em dois componentes à base de silício - um modulador óptico e um conversor de comprimentos de onda.

Mas eles acreditam que a técnica irá funcionar em virtualmente qualquer aplicação optoeletrônica, de chips de computador de classe teraflop até linhas transoceânicas digitais de comunicações por fibras ópticas.

A descoberta será apresentada nesta semana durante a Conferência sobre Lasers e Eletro-Óptica, que será realizada em Maryland, Estados Unidos.

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