Uma equipe de cientistas da Rússia e do Reino Unido descobriu um mistério a caminho dos processadores ópticos

Apesar do amplo uso de linhas de comunicação óptica com transceptores e lasers, o processamento de dados totalmente óptico permanece um mistério para sete selos. Um novo estudo de uma equipe de cientistas da Rússia e do Reino Unido, que descobriu um dos mistérios fundamentais da forte interação das moléculas de luz e orgânicas, ajudará a avançar nesse caminho.

Orgânicos por uma razão cientistas interessados. A evolução dos organismos terrestres está indissoluvelmente ligada à interação com a luz. E conectado muito! O conhecimento das leis fundamentais dessas conexões ajudará a avançar muito no desenvolvimento de eletrônicos baseados em materiais orgânicos. LEDs, lasers e telas OLED que se tornaram populares são apenas uma pequena parte da indústria que pode acelerar seu crescimento com novos conhecimentos.
Um avanço na compreensão dos fenômenos da forte interação da luz com moléculas orgânicas foi realizado por uma equipe de cientistas do Laboratório Skoltech de Fotometria Híbrida e da Universidade de Sheffield (Reino Unido). Os fortes princípios de acoplamento abrem oportunidades únicas para o processamento de informações completamente ópticas, sem perda significativa da velocidade e energia do sinal quando convertidas em corrente, o que está acontecendo atualmente. Este estudo é dedicado a um artigo na Nature Communications Physics (o texto em inglês está disponível gratuitamente neste link).
Como no caso de estudos anteriores de fortes interações da luz (fótons) com substâncias, os cientistas estudaram a “mistura” de fótons com excitação eletrônica de moléculas ou excitons. A interação dos fótons com os excitons das quasipartículas leva ao aparecimento de outras quasipartículas – polaritons. Os polaritons combinam a alta velocidade de propagação da luz com as propriedades eletrônicas de uma substância. Simplificando, um fóton, por assim dizer, materializa-se e adquire propriedades próximas ao mesmo elétron. Você já pode trabalhar com isso!
Com base no polariton, você pode criar um transistor em funcionamento e, no futuro, um processador. Para esse computador, não serão necessários sensores de emissão e fotoconversão com baixa eficiência e baixa produtividade, e as equipes da Skoltech colocaram um ponto no mistério das interações de polariton atualmente.
“A partir de experimentos, sabe-se que, por condensação de polaritons em um material orgânico, ocorre uma mudança acentuada nas propriedades espectrais, e essa mudança sempre leva a um aumento na frequência dos polaritons. Este é um indicador de processos não lineares no sistema, bem como, por exemplo, uma mudança na cor de um metal à medida que aquece. ”

Laboratório de Fotônica Híbrida Skoltech, liderado pelo professor Pavlos Lagudakis (Foto: T. Sabirov / Skoltech)

O grupo analisou os dados experimentais e estabeleceu as principais dependências da mudança de frequência dos polaritons nos parâmetros mais importantes da interação da luz com moléculas orgânicas. A forte influência da transferência de energia entre moléculas vizinhas nas propriedades não lineares dos polaritons foi descoberta pela primeira vez. Isso revelou a força motriz dos polaritons. Conhecendo a natureza do mecanismo, é possível desenvolver uma teoria e confirmá-la com experimentos práticos, por exemplo, conectar vários condensados ​​de polariton em uma única cadeia para construir processadores de polariton.
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