Mycket små trådar gjorda av halvledande material – mer än tusen gånger tunnare än ett människohår – lovar att bli en viktig komponent för halvledarindustrin. Tack vare dessa små nanostrukturer, forskare tänker sig inte bara en mer kraftfull ny generation transistorer, men också för att integrera optiska kommunikationssystem i samma kiselbit. Detta skulle möjliggöra dataöverföring mellan chips med ljusets hastighet.

Men för att optisk kommunikation ska ske, det är viktigt att omvandla den elektriska informationen som används i mikroprocessorn till ljus, genom att använda ljussändare. I andra änden av den optiska länken, man behöver översätta informationen som finns i ljusströmmen till elektriska signaler med hjälp av ljusdetektorer. Nuvarande teknologier använder olika material för att realisera dessa två distinkta funktioner – kisel eller germanium för ljusdetektion och material som kombinerar element från III-V-kolumnerna i det periodiska systemet för ljusemission. Dock, detta kan komma att ändras snart tack vare en ny upptäckt.

I en tidning som visas i dagboken Naturkommunikation , forskare vid IBM Research – Zürich och Norges tekniska universitet har för första gången visat att både, effektiva ljusemissioner och detekteringsfunktioner kan uppnås i samma nanotrådsmaterial genom att applicera mekanisk belastning.

Med hjälp av detta nya fysiska fenomen, forskare kanske kan integrera ljussändaren och detektorns funktioner i samma material. Detta skulle drastiskt minska komplexiteten hos framtida nanofotoniska kiselchips.

IBM -forskaren Giorgio Signorello förklarar, "När du drar nanotråden längs dess längd, nanotråden är i ett tillstånd som vi kallar "direkt bandgap" och den kan avge ljus mycket effektivt; när du istället komprimerar längden på tråden, dess elektroniska egenskaper ändras och materialet slutar avge ljus. Vi kallar detta tillstånd "pseudo-direkt":III-V-materialet beter sig på samma sätt som kisel eller germanium och blir en bra ljusdetektor."

IBM Fellow Heike Riel kommenterar, "Detta är unika och överraskande egenskaper och de kommer alla av det faktum att atomerna är placerade på mycket speciella positioner inom nanotråden. Vi kallar denna kristallstruktur "Wurtzite". Denna struktur är möjlig bara för att nanotrådarnas dimensioner är så små. Du kan inte uppnå samma egenskaper vid dimensioner som är synliga för ögat. Detta är ett bra exempel på nanoteknikens kraft."

Dessa anmärkningsvärda egenskaper kan hitta intressanta tillämpningar även utanför området för optisk kommunikation.