Un equipo encabezado por los físicos de TUM Alexander Holleitner y Reinhard Kienberger ha tenido éxito por primera vez en la generación de pulsos eléctricos ultracortos en un chip usando antenas metálicas de unos pocos nanómetros de tamaño, luego ejecuta las señales unos pocos milímetros por encima de la superficie y leede nuevo de manera controlada.
La electrónica clásica permite frecuencias de hasta alrededor de 100 gigahercios. La optoelectrónica utiliza fenómenos electromagnéticos a partir de 10 terahercios. Este rango intermedio se conoce como la brecha de terahercios, ya que los componentes para la generación, conversión y detección de señales han sido extremadamente difíciles de implementar.
Los físicos de TUM Alexander Holleitner y Reinhard Kienberger lograron generar pulsos eléctricos en el rango de frecuencia de hasta 10 terahercios utilizando pequeñas antenas llamadas plasmónicas y las ejecutan sobre un chip. Los investigadores llaman a las antenas plasmónicas si, debido a su forma,amplifica la intensidad de la luz en las superficies metálicas.
antenas asimétricas
La forma de las antenas es importante. Son asimétricas: un lado de las estructuras metálicas de tamaño nanométrico es más puntiagudo que el otro. Cuando un pulso láser enfocado en la lente excita las antenas, emiten más electrones en su lado puntiagudo queen los planos opuestos. Una corriente eléctrica fluye entre los contactos, pero solo mientras las antenas estén excitadas con la luz láser.
"En la fotoemisión, el pulso de luz hace que se emitan electrones del metal al vacío", explica Christoph Karnetzky, autor principal del trabajo de Nature. "Todos los efectos de iluminación son más fuertes en el lado agudo, incluida la fotoemisión queusar para generar una pequeña cantidad de corriente "
señales de terahercios ultracortos
Los pulsos de luz duraron solo unos pocos femtosegundos. Correspondientemente cortos fueron los pulsos eléctricos en las antenas. Técnicamente, la estructura es particularmente interesante porque las nano-antenas pueden integrarse en circuitos de terahercios de unos pocos milímetros de diámetro.
De esta forma, un pulso láser de femtosegundo con una frecuencia de 200 terahercios podría generar una señal de terahercios ultracorta con una frecuencia de hasta 10 terahercios en los circuitos del chip, según Karnetzky.
Los investigadores usaron zafiro como material de chip porque no puede ser estimulado ópticamente y, por lo tanto, no causa interferencia. Con miras a las aplicaciones futuras, usaron láseres de longitud de onda de 1.5 micrones desplegados en cables de fibra óptica tradicionales de Internet.
Un descubrimiento sorprendente
Holleitner y sus colegas hicieron otro descubrimiento sorprendente: tanto los pulsos eléctricos como los de terahercios dependían no linealmente de la potencia de excitación del láser utilizado. Esto indica que la fotoemisión en las antenas se activa por la absorción de múltiples fotones porpulso de luz.
"Hasta ahora, tales pulsos rápidos y no lineales en el chip no existían", dice Alexander Holleitner. Utilizando este efecto, espera descubrir efectos de emisión de túnel aún más rápidos en las antenas y usarlos para aplicaciones de chips.
Los experimentos fueron financiados por el Consejo Europeo de Investigación ERC como parte del proyecto "NanoREAL" y el "Grupo de Excelencia DFG" Nanosystems Initiative Munich "NIM".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Técnica de Munich TUM . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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