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| Imagen de investigación CRÉDITO POSTECH |
Abstracto:
¿Cómo puede el personaje de la película Marvel Ant-Man producir una energía tan fuerte a partir de su pequeño cuerpo? El secreto reside en los "transistores" de su traje que amplifican las señales débiles para procesarlas. Los transistores que amplifican señales eléctricas de forma convencional pierden energía térmica y limitan la velocidad de transferencia de la señal, lo que degrada el rendimiento. ¿Y si fuera posible superar esa limitación y fabricar un traje de alto rendimiento que fuera ligero y pequeño pero sin pérdida de energía térmica?
¡Los datos ahora se pueden procesar a la velocidad de la luz!
Pohang, Corea del Sur | Publicado el 14 de abril de 2023
Un equipo de POSTECH formado por el profesor Kyoung-Duck Park y Yeonjeong Koo del Departamento de Física y un equipo de la Universidad ITMO en Rusia dirigido por el profesor Vasily Kravtsov desarrollaron conjuntamente un "transistor nanoexcitónico" utilizando excitones intracapa e intercapa en semiconductores basados en heteroestructura. que aborda las limitaciones de los transistores existentes.
Los “excitones” son responsables de la emisión de luz de los materiales semiconductores y son clave para desarrollar un elemento emisor de luz de próxima generación con menos generación de calor y una fuente de luz para la tecnología de la información cuántica debido a la libre conversión entre la luz y el material en sus estados eléctricamente neutros. . Hay dos tipos de excitones en una heterobicapa semiconductora, que es una pila de dos monocapas semiconductoras diferentes: los excitones intracapa con dirección horizontal y los excitones entre capas con dirección vertical.
Las señales ópticas emitidas por los dos excitones tienen diferentes luces, duraciones y tiempos de coherencia. Esto significa que el control selectivo de las dos señales ópticas podría permitir el desarrollo de un transistor excitón de dos bits. Sin embargo, fue un desafío controlar los excitones intra y entre capas en espacios a nanoescala debido a la falta de homogeneidad de las heteroestructuras de los semiconductores y la baja eficiencia luminosa de los excitones entre capas, además del límite de difracción de la luz.
En su investigación anterior, el equipo había propuesto una tecnología para controlar los excitones en espacios de nivel nanométrico presionando materiales semiconductores con una punta de escala nanométrica. Esta vez, por primera vez, los investigadores pudieron controlar de forma remota la densidad y la eficiencia de luminancia de los excitones basándose en luz polarizada en la punta sin tocar directamente los excitones. La ventaja más significativa de este método, que combina una nanocavidad fotónica y un modulador de luz espacial, es que puede controlar reversiblemente los excitones, minimizando el daño físico al material semiconductor. Además, el transistor nanoexcitónico que utiliza "luz" puede ayudar a procesar cantidades masivas de datos a la velocidad de la luz y al mismo tiempo minimizar la pérdida de energía térmica.
La inteligencia artificial (IA) ha invadido nuestras vidas más rápidamente de lo que esperábamos y requiere enormes volúmenes de datos de aprendizaje para proporcionar buenas respuestas que sean realmente útiles para los usuarios. El volumen cada vez mayor de información debe recopilarse y procesarse a medida que más y más campos utilizan la IA. Se espera que esta investigación proponga una nueva estrategia de procesamiento de datos adecuada a una era de explosión de datos. Yeonjeong Koo, uno de los primeros coautores del artículo de investigación, dijo: “Se espera que el transistor nanoexcitónico desempeñe un papel integral en la realización de una computadora óptica, que ayudará a procesar las enormes cantidades de datos impulsados por la tecnología de inteligencia artificial.
La investigación, publicada recientemente en la revista internacional ACS Nano, contó con el apoyo de la Fundación de Ciencia y Tecnología de Samsung y la Fundación Nacional de Investigación de Corea.
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