Un estudio con investigadores del CSIC logra usar luz láser para manipular electrones de forma ultrarrápida
Este logro abre la puerta a acelerar la velocidad de procesamiento de datos y transformar la futura computación
Un equipo científico internacional con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha logrado utilizar la luz láser para controlar el movimiento de los electrones en un circuito metálico. Este logro, al manipular un circuito a frecuencias ópticas ultrarrápidas, tiene un gran potencial para acelerar la velocidad de procesamiento de datos y, por tanto, podría contribuir a transformar el paradigma de la computación del futuro. Los resultados del estudio, publicados en Nature Physics, tienen diversas aplicaciones en nanotecnología, especialmente en el campo de la optoelectrónica.
Nanoantenas (areas brillantes) que forman una nanocavidad en el medio (punto azul brillante) sobre el que se focaliza un pulso de luz láser ultrarrápido que induce el correspondiente movimiento ultrarrápido de los electrones que cierran el nanocircuito eléctrico.
CFM
“El principio fundamental detrás de la actual revolución digital es bastante simple: la capacidad de abrir y cerrar un circuito eléctrico tan rápido como sea posible con el objeto de realizar una operación sobre una secuencia de bits”, explica Javier Aizpurua, investigador del CSIC en el Centro de Física de Materiales (centro mixto del CSIC y la Universidad del País Vasco) y co-firmante del estudio. “De hecho, los transistores modernos pueden operar a frecuencias por debajo de 1 GHz, que corresponde a mil millones de operaciones por segundo. Sin embargo, la plataforma más común para conseguir este resultado está basada en semiconductores, como el silicio, que han alcanzado su prestación óptima, y ya presentan dificultades objetivas para mejorar la velocidad requerida por los componentes electrónicos”, añade.
Para solucionar este cuello de botella tecnológico, en este nuevo estudio se ha utilizado luz láser para manipular los electrones de forma ultrarrápida. “La luz presenta la ventaja de oscilar a unas frecuencias varios millones de veces más rápidas que las conseguidas en circuitos puramente electrónicos. Por este motivo, el control de un circuito a tales frecuencias ópticas (ultrarrápidas) tiene un potencial enorme para cambiar la velocidad de procesamiento de datos”, añade.
Aunque la consecución de este objetivo es todavía lejana, los experimentos y el desarrollo teórico realizado por el equipo internacional de investigadores muestra que es posible utilizar la oscilación del campo eléctrico contenida en un pulso de luz láser ultracorto para mover los electrones a través de una cavidad nanoscópica en escalas de tiempo del femtosegundo (10-15 s), creando un circuito que, de otra manera, estaría abierto. “En este trabajo hemos conseguido identificar el movimiento de los electrones durante esos tiempos ultrarrápidos inducidos por el pulso láser que los controla”, indica Aizpurua.
“Los resultados de este trabajo suponen un impacto fundamental en la comprensión de cómo la luz interacciona con la materia, de manera especial en un régimen de interacción en el que es posible observar fenómenos cuánticos que ocurren en escalas de espacio y tiempo que eran inaccesibles hasta la fecha”, añade el científico.
El impacto de estos resultados incide también en un amplio abanico de aplicaciones en nanotecnología, particularmente en optoelectrónica, y es un reflejo de la capacidad de fabricación de nanodispositivos formados por nanoestructuras de gran precisión capaces de manipular los electrones, así como del desarrollo de fuentes de luz láser innovadoras.
“Por último, el nivel de compresión conceptual y la monitorización del movimiento de los electrones (su dinámica) dentro del nanodispositivo servirá para diseñar e implementar operaciones no lineales más complejas en nanocircuitos optoelectrónicos”, detalla Aizpurua.
Este logro es fruto de una colaboración internacional que involucra investigadores del Centro de Física de Materiales del CSIC-UPV/EHU y del Donostia International Physics Center (DIPC), en San Sebastián, la Universidad de Luxemburgo, la Universidad de Constanza (Alemania), y el CNRS- Universidad Paris Sud (Francia).
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
Noticias más leídas
Más noticias de nuestros otros portales
Contenido visto recientemente
Un nuevo método analiza en tiempo real la formación de biopelículas bacterianas - El estudio plantea usar proteínas de origen fágico para evitar la creación de biopelículas resistentes a antibióticos y desinfectantes
Haciendo desaparecer la superconductividad de alta temperatura para entender su origen - Los científicos han reunido pruebas que sugieren que un mecanismo puramente electrónico hace que los compuestos de cobre y oxígeno conduzcan electricidad sin resistencia a temperaturas muy por encima del cero absoluto
Bandejas para espárragos de plástico - En el camino hacia una bioeconomía orientada al ciclo, cada vez se presta más atención a los materiales residuales que antes no se utilizaban
Spacetek Technology anuncia el cierre con éxito de su Ronda de Financiación Semilla - Espectrómetros de masas de tiempo de vuelo (TOF-MS) inspirados en la tecnología espacial
Un nuevo modelo de IA transforma la comprensión de los marcos metalorgánicos - El "MOFtransformer" está diseñado para ser el ChatGPT de los investigadores que estudian MOFs
Aprendiendo del polvo: riesgos para la salud de las micropartículas - Propiedades como el tamaño, la forma y el estado de la superficie de las micropartículas influyen en su potencial de peligrosidad para el ser humano
Oro verde: Biomasa torrefactada para sustituir al carbón y al petróleo - Una start-up permite obtener productos químicos ecológicos a partir de madera y heno
Sustitución del gas natural en la industria química - La spin-off "Cyclize" de la Universidad de Stuttgart ha desarrollado un nuevo método
Los investigadores informan que el chip de detección química de aproximación al límite cuántico - El estudio muestra mejoras en el chip de detección química que tiene como objetivo la identificación rápida y precisa de drogas y otros productos químicos de rastro
Nuevas vías en la investigación cuántica: detectados candidatos a qubits supramoleculares - Un equipo de investigadores franco-alemán demuestra que la química supramolecular permite una comunicación de espín eficaz mediante enlaces de hidrógeno
Agua potable libre de bacterias - Desinfección eficaz del agua con puntos cuánticos de sulfuro de plata en un recubrimiento peptídico
