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| Crédito de imagem de pesquisa PÓS-TECH |
Abstrato:
Como o personagem do filme Marvel, Homem-Formiga, pode produzir uma energia tão forte em seu pequeno corpo? O segredo está nos “transistores” de seu traje que amplificam sinais fracos para processamento. Os transistores que amplificam sinais elétricos da maneira convencional perdem energia térmica e limitam a velocidade de transferência do sinal, o que degrada o desempenho. E se fosse possível superar essa limitação e fabricar um traje de alto desempenho, leve e pequeno, mas sem perda de energia térmica?
Os dados agora podem ser processados na velocidade da luz!
Pohang, Coreia do Sul | Postado em 14 de abril de 2023
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 excitons intracamadas e intercamadas em semicondutores baseados em heteroestruturas, 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 conversão livre 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 intracamadas com direção horizontal e os excitons intercamadas com direção vertical.
Os sinais ópticos emitidos pelos dois excitons têm diferentes luzes, durações e tempos de coerência. Isto significa que o controle seletivo dos dois sinais ópticos poderia permitir o desenvolvimento de um transistor exciton de dois bits. No entanto, foi um desafio controlar excitons intra e intercamadas em espaços em nanoescala devido à não homogeneidade das heteroestruturas semicondutoras e à baixa eficiência luminosa dos excitons intercamadas, além do limite de difração da luz.
A equipe em sua pesquisa anterior havia proposto tecnologia para controlar excitons em espaços de nível nano, pressionando materiais semicondutores com uma ponta em escala nanométrica. 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 deste 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 nanoexcitônico que utiliza “luz” pode ajudar a processar grandes quantidades de dados na velocidade da luz, ao mesmo tempo que minimiza a perda de energia térmica.
A inteligência artificial (IA) invadiu as nossas vidas mais rapidamente do que esperávamos e requer enormes volumes de dados para aprendizagem, a fim de fornecer boas respostas que sejam realmente úteis para os utilizadores. 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-autores do artigo de pesquisa, disse: “Espera-se que o transistor nanoexcitônico desempenhe um papel fundamental na realização de um computador óptico, que ajudará a processar as enormes quantidades de dados impulsionadas pela tecnologia de IA.
A pesquisa, publicada recentemente na revista internacional ACS Nano, foi apoiada pela Samsung Science and Technology Foundation e pela National Research Foundation of Korea.
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Jinyoung Huh
Pohang University of Science & Technology (POSTECH)
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