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Luce guida
Per Paul Braun, il futuro dell'informatica ottica è chiarissimo. Braun e i suoi colleghi dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign riferiscono di aver trovato un modo più economico e semplice per costruire minuscole guide d'onda ottiche all'interno di cristalli fotonici. Queste guide d'onda hanno il potenziale per comportarsi come i fili microscopici di un microchip convenzionale, tranne per il fatto che trasporterebbero fotoni anziché elettroni attorno a grovigli di circuiti su scala sub-micrometrica. E questo potrebbe aiutare a rendere i cristalli fotonici la base per una nuova generazione di telecomunicazioni e dispositivi informatici molto più veloci.
I cristalli fotonici sono intricate strutture microscopiche butterate da fori regolarmente distanziati, come un ordinato formaggio svizzero. I fori creano una barriera contro la luce di determinate lunghezze d'onda e, nella giusta disposizione, possono forzare i fotoni lungo percorsi prescritti. A differenza delle fibre ottiche, che perdono luce quando piegate troppo, queste guide d'onda possono scagliare fotoni intorno agli angoli acuti, rendendole componenti ideali per interruttori ottici, microlaser, diodi emettitori di luce e persino circuiti integrati completamente ottici.
Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 2002
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Mentre aziende come Agilent Technologies e numerosi laboratori accademici e governativi stanno sviluppando cristalli fotonici, la creazione di percorsi che serpeggiano attraverso di essi con la necessaria precisione a livello di micrometro è una sfida importante. Diversi gruppi di ricerca, incluso uno presso i Sandia National Laboratories di Albuquerque, NM, hanno costruito e testato guide d'onda di cristalli fotonici su wafer di silicio, ma la loro tecnica di fabbricazione è lo stesso processo litografico complesso, ripetitivo e costoso utilizzato per modellare i microchip di oggi. È una tecnica meravigliosa, se non ti interessa quanto costa, dice Braun.
La tecnica di Braun inizia con minuscole sfere di silice che si assemblano in soluzione in una struttura tridimensionale simile a un cristallo. Il vero successo di Braun è stato trovare un modo per creare percorsi sagomati con precisione attraverso questi cristalli dopo che si sono assemblati: il suo gruppo riempie lo spazio tra le sfere con un polimero fotosensibile, quindi utilizza un microscopio per focalizzare un laser su punti specifici, provocando l'indurimento del polimero. Drenare il polimero circostante, non indurito, e il risultato è un difetto nel cristallo: un percorso perfettamente scolpito attraverso le sfere, costruito con un solo passaggio del laser.
Molte persone hanno pensato a come aggiungere difetti a questi materiali autoassemblanti, afferma David Norris, ricercatore di fotonica nel dipartimento di ingegneria chimica e scienza dei materiali dell'Università del Minnesota. Il gruppo di Paolo ha mostrato il primo esempio di come ciò potrebbe essere fatto. Mentre Braun afferma che potrebbero volerci tre anni o più prima che i cristalli fotonici autoassemblanti trovino la loro strada nei dispositivi commerciali, si aspetta di dimostrare un prototipo funzionante, forse realizzato con un materiale come il silicio che trasmette la luce in modo più affidabile rispetto al polimero. i prossimi sei mesi.