Revolución de los semiconductores: ¡destellos de luz controlan componentes ultrarrápidos!

Revolución de los semiconductores: ¡destellos de luz controlan componentes ultrarrápidos!

Un equipo de investigación internacional formado por físicos de la Universidad de Bielefeld y del Instituto Leibniz de Investigación de Materiales y Estado Sólido de Dresde (IFW Dresden) ha logrado avances significativos en el control de tecnologías de semiconductores atómicamente delgados. El estudio, publicado en Nature Communications, describe un método novedoso para manipular estos materiales utilizando ráfagas de luz extremadamente cortas en el rango de los terahercios. Esta técnica podría allanar el camino para una nueva generación de dispositivos optoelectrónicos controlados directamente por luz, lo que supondría una revolución en el campo de los dispositivos ultrarrápidos.

La luz de terahercios, que se encuentra en el espectro electromagnético entre el infrarrojo y las microondas, se transforma en campos eléctricos verticales mediante nanoantenas especialmente desarrolladas. Estas nanoestructuras, desarrolladas en el IFW de Dresde bajo la dirección del Dr. Andy Thomas, produjeron intensidades de campo eléctrico de varios megavoltios por centímetro. Según el Dr. Dmitry Turchinovich, líder del proyecto, los voltajes de puerta electrónicos tradicionales ofrecen tiempos de respuesta lentos, mientras que el nuevo enfoque ofrece la posibilidad de generar fuertes señales de control en el material semiconductor, permitiendo así el control en tiempo real de la estructura electrónica en escalas de tiempo de subpicosegundos.

Nuevas perspectivas para las tecnologías de semiconductores

Estos avances son particularmente relevantes para el desarrollo de dispositivos de control de señales, interruptores electrónicos y sensores ultrarrápidos. Las posibles aplicaciones van desde la transmisión de datos hasta cámaras ultrarrápidas y dispositivos láser. La investigación podría afectar no sólo a los sistemas de comunicaciones y la informática, sino también a las tecnologías de imágenes y cuánticas.

Además, otro equipo dirigido por la TU Dresden ha logrado avances significativos en la investigación de materiales ultrafinos. En un experimento en el Centro Helmholtz de Dresde-Rossendorf (HZDR), los científicos demostraron la rápida interacción entre partículas luminosas, eléctricamente neutras y cargadas, conocidas como excitones. Estos se pueden convertir en triones, lo que abre nuevas posibilidades de control electrónico y óptico. Los resultados de este experimento fueron publicados en Nature Photonics.

La velocidad de conmutación en este nuevo proceso es casi mil veces más rápida que la de los métodos electrónicos tradicionales. Al utilizar un láser de electrones libres (FELBE) para generar intensos pulsos de terahercios, el equipo dirigido por el Prof. Alexey Chernikov y el Dr. Stephan Winnerl acelera significativamente el proceso de conmutación.

Perspectivas y aplicaciones futuras

Los resultados de ambos enfoques de investigación apuntan a aplicaciones técnicas prometedoras en tecnología de sensores y procesamiento de datos ópticos. Las investigaciones futuras podrían centrarse en plataformas y estados electrónicos complejos para desarrollar nuevos moduladores y cámaras de terahercios ricas en píxeles.

La combinación de ambos enfoques muestra cómo la tecnología de terahercios y la investigación innovadora en semiconductores se unen para lograr avances significativos en la ciencia de los materiales. Los avances no sólo podrían revolucionar las tecnologías existentes, sino también abrir nuevos campos de aplicación y así aprovechar plenamente el potencial de dichos materiales.