Forskare från Nanophotonic Technology Center (NTC) vid Polytechnic University of Valencia (UPV) har designat nya kiselnanoantenner med direkta tillämpningar inom kommunikation och databehandling för nästa generation av omkonfigurerbara fotoniska chips. Denna typ av konfiguration öppnar dörren till utvecklingen av nya miniatyr nanobiosensorer och till designen av framtida system och nätverk baserade på kvantoptik. UPV-forskarnas arbete har publicerats i ACS Fotonik tidning.

Resultaten av den forskning som utförts av NTC-UPV-teamet kombinerar fördelarna med dielektriska trådlösa applikationer och fördelarna med plasmonik. Detta öppnar vägen till en ny generation av ultraintegrerade hybridnätverk, som är forskningens huvudsakliga bidrag.

"Vi bevisade experimentellt den första trådlösa dielektriska-plasmoniska anslutningen tack vare en ny typ av dielektrisk nanoantenn som övervinner begränsningarna hos plasmonik, öppnar dörren till nya hybridkonfigurationer. Resultaten vi har fått har en direkt implikation i utformningen av omkonfigurerbara kommunikationsnätverk inuti chipet, i utvecklingen av ultrasnabba optiska enheter, och i den praktiska implementeringen av ultrakompakta biosensorer. Tack vare plasmoniska strukturer, detta öppnar också dörren till skapandet av gränssnitt med framtida kvantsystem, " säger Javier Martí, chef för UPV:s Nanophotonic Technology Center.

Mer effektiv

Sergio Lechago, forskare vid NTC och medförfattare till studien, förklarar att plasmoniska enheter har möjliggjort utvecklingen av viktiga tillämpningar inom områden som spektroskopi, närfälts- och avkännande optisk mikroskopi, tack vare deras unika förmåga att manipulera ljus på nanonivå.

Inom den kommunikation som är integrerad i chippet, plasmonics möjliggör utvecklingen av ultrakompakta och prisvärda enheter (modulatorer, detektorer eller källor) som kan fungera vid mycket höga driftshastigheter med låg energiförbrukning. "Det naturliga sättet att koppla samman dessa enheter i det optiska chipet är att använda metalliska nanoguider. att leda ljus genom dessa enheter leder till mycket höga spridningsförluster och medför vissa restriktioner vad gäller omkonfigurerbarhet, " förklarar Carlos García Meca, från NTC och medförfattare till studien.

"Användningen av plasmoniska nanoantenner har föreslagits för att ersätta och förbättra prestandan för guidade metalliska sammankopplingar, men dessa antenner har låg riktningsförmåga och höga förluster som hindrar deras användning i många praktiska tillämpningar. I det här arbetet, vi övervann alla dessa begränsningar genom att introducera en ny dielektrisk nanoantenndesign som fungerar som ett effektivt gränssnitt för plasmoniska system. Detta gör det möjligt att kombinera fördelarna med plasmonik med de av kiselfotonik, vilket kan leda till effektivare, snabba och omkonfigurerbara chips, ", tillägger García Meca.

Detta nya genombrott utvecklat i laboratorierna i Center of Nanophotonic Technology av UPV kan också tillämpas på områden som biokemiska eller agri-livsmedelsindustrier, tack vare rollen som dessa hybridsystem kan utföra som sensorer med flera syften, tillåter interaktion av ljus med nanoskopiska organiska och oorganiska strukturer.