.
Como poderia o personagem fictício do filme da Marvel, Homem-Formiga, produzir alta energia com seu pequeno corpo? O segredo está nos “transistores” de seu traje que amplificam sinais fracos para processamento. Os transistores que amplificam os sinais elétricos da maneira convencional perdem energia térmica e limitam a velocidade de transferência do sinal, o que prejudica o desempenho. E se fosse possível superar essa limitação e fazer um traje de alto desempenho, leve e pequeno, mas sem perda de energia térmica?
Uma equipe POSTECH do professor Kyoung-Duck Park e Yeonjeong Koo do Departamento de Física e uma equipe da Universidade ITMO na Rússia liderada pelo professor Vasily Kravtsov desenvolveram em conjunto um “transistor nano-excitônico” usando éxcitons intracamadas e intercamadas em semicondutores baseados em heteroestrutura, que aborda as limitações dos transistores existentes.
Os “excitons” são responsáveis pela emissão de luz de materiais semicondutores e são fundamentais para o desenvolvimento de um elemento emissor de luz de próxima geração com menor geração de calor e uma fonte de luz para tecnologia de informação quântica devido à livre conversão entre luz e material em seus estados eletricamente neutros . Existem dois tipos de excitons em uma heterobicamada semicondutora, que é uma pilha de duas monocamadas semicondutoras diferentes: os excitons intracamada com direção horizontal e os excitons intercamada com direção vertical.
Os sinais ópticos emitidos pelos dois excitons têm luzes, durações e tempos de coerência diferentes. Isso significa que o controle seletivo dos dois sinais ópticos pode permitir o desenvolvimento de um transistor exciton de dois bits. No entanto, foi um desafio controlar os excitons intra e interlamelares em espaços de nanoescala devido à não homogeneidade das heteroestruturas semicondutoras e à baixa eficiência luminosa dos excitons interlamelares, além do limite de difração da luz.
A equipe em sua pesquisa anterior havia proposto tecnologia para controlar éxcitons em espaços de nível nano pressionando materiais semicondutores com uma ponta de nanoescala. Desta vez, pela primeira vez, os pesquisadores conseguiram controlar remotamente a densidade e a eficiência de luminância dos excitons com base na luz polarizada na ponta sem tocar diretamente nos excitons. A vantagem mais significativa desse método, que combina uma nanocavidade fotônica e um modulador de luz espacial, é que ele pode controlar reversivelmente os excitons, minimizando os danos físicos ao material semicondutor. Além disso, o transistor nano-excitônico que utiliza “luz” pode ajudar a processar grandes quantidades de dados na velocidade da luz, minimizando a perda de energia térmica.
A inteligência artificial (IA) fez incursões em nossas vidas mais rapidamente do que esperávamos e requer grandes volumes de dados para aprendizado, a fim de fornecer boas respostas que sejam realmente úteis para os usuários. O volume cada vez maior de informações deve ser coletado e processado à medida que mais e mais campos utilizam IA. Espera-se que esta pesquisa proponha uma nova estratégia de processamento de dados condizente com uma era de explosão de dados. Yeonjeong Koo, um dos co-primeiros autores do trabalho de pesquisa, disse: “Espera-se que o transistor nano-excitônico desempenhe um papel integral na realização de um computador óptico, que ajudará a processar grandes quantidades de dados impulsionados pela tecnologia AI.
A pesquisa, publicada recentemente na revista internacional ACS Nanoteve o apoio da Samsung Science and Technology Foundation e da National Research Foundation of Korea.
.
