Ahorrar energía con un punto de plata

Ahorrar energía con un punto de plata

Las computadoras de mañana funcionarán con luz, y las cadenas de nanopartículas de oro mostrarán mucho potencial como conductores de luz. Científicos de la universidad Ludwig-Maximilians-Universitaet (LMU) de Munich han demostrado cómo diminutas manchas de plata podrían reducir notablemente el consumo de energía en el cálculo basado en la luz.

Las computadoras de hoy son más rápidas y más pequeñas que nunca. La última generación de transistores tendrá características estructurales con dimensiones de sólo 10 nanómetros. Si las computadoras son aún más rápidas y al mismo tiempo más eficientes energéticamente en estas escalas minúsculas, probablemente necesitarán procesar información usando partículas de luz en lugar de electrones. Esto se conoce como “computación óptica”.

Las redes de fibra óptica ya utilizan la luz para transportar datos a largas distancias a gran velocidad y con pérdidas mínimas. Los diámetros de los cables más delgados, sin embargo, están en el rango del micrómetro, ya que las ondas de luz – con una longitud de onda de alrededor de un micrómetro – deben ser capaces de oscilar sin obstáculos. Para procesar datos en un micro o nanochip, se requiere un sistema totalmente nuevo.

Una posibilidad sería llevar señales de luz a través de las denominadas oscilaciones de plasmón. Esto implica una partícula de luz (fotón) que excita la nube de electrones de una nanopartícula de oro para que comience a oscilar. Estas ondas luego viajan a lo largo de una cadena de nanopartículas a aproximadamente el 10% de la velocidad de la luz. Este enfoque logra dos objetivos: dimensiones a escala nanométrica y gran velocidad. Lo que queda, sin embargo, es el consumo de energía. En una cadena compuesta puramente de oro, esto sería casi tan alto como en los transistores convencionales, debido al considerable desarrollo de calor en las partículas de oro.

Una pequeña mancha de plata

Tim Liedl, Profesor de Física de LMU y PI en el grupo de excelencia Nanosystems Initiative Munich (NIM), junto con colegas de la Universidad de Ohio, ha publicado un artículo en la revista Nature Physics, que describe cómo las nanopartículas de plata pueden reducir significativamente la energía consumo. Los físicos construyeron una especie de pista de prueba en miniatura con una longitud de alrededor de 100 nanómetros, compuesta de tres nanopartículas: una nanopartícula de oro en cada extremo, con una nanopartícula de plata en el centro.

La plata sirve como una especie de intermediario entre las partículas de oro mientras no disipa la energía. Para hacer oscilar el plasmón de la partícula de plata, se requiere más energía de excitación que para el oro. Por lo tanto, la energía sólo fluye “alrededor” de la partícula de plata. “El transporte está mediado por el acoplamiento de los campos electromagnéticos alrededor de los llamados puntos calientes que se crean entre cada una de las dos partículas de oro y la partícula de plata”, explica Tim Liedl. “Esto permite que la energía sea transportada con casi ninguna pérdida, y en una escala de tiempo del femtosegundo.”

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