Un control a nanoescala de la luz podría revolucionar las TIC
La electrónica consiste en manipular electrones para que realicen tareas útiles. La miniaturización de esta tecnología ha permitido que los ordenadores actuales contengan miles de millones de transistores electrónicos, que realizan numerosas operaciones complejas. «La fotónica se basa en una idea similar, pero en lugar de electrones nos interesan los fotones, la partícula elemental de la luz», explica el investigador del proyecto Nanofotónica Sergey Kruk, actualmente en la Universidad Nacional Australiana. «Si podemos controlar los fotones, éstos podrían ser portadores útiles de información. Intercambiar información con luz en lugar de electricidad es mucho más rápido y potencialmente más eficiente desde el punto de vista energético».
Miniaturización de la tecnología fotónica
El proyecto fue coordinado por la Universidad de Paderborn en Alemania y contó con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. Se centró en cómo miniaturizar una tecnología fotónica concreta, un aislante óptico, de forma similar a cómo se ha miniaturizado la electrónica en el último siglo. Gracias a la tecnología de semiconductores, los sistemas electrónicos pueden incluir ahora no sólo un puñado, sino millones e incluso miles de millones de transistores. El equipo del proyecto Nanofotónica quería hacer algo parecido con la fotónica. En lugar de diodos y transistores, la fotónica utiliza estos aislantes ópticos, que realizan funciones muy similares a sus análogos electrónicos. «La tecnología de los aisladores ópticos está más o menos en la misma fase que los diodos eléctricos en la primera mitad del siglo XX», añade Kruk. «Están disponibles comercialmente, pero suelen tener un tamaño de unos pocos centímetros y pueden costar cientos o incluso miles de euros cada uno». Por tanto, actualmente no es factible colocar miles de millones de estos aisladores ópticos en, por ejemplo, un único chip fotónico. Sin embargo, la fabricación de aisladores ópticos a nanoescala podría revolucionar la fotónica y abrir el mercado de las tecnologías fotónicas de comunicación de la información.
Desarrollo de aisladores ópticos a nanoescala
Kruk quería demostrar que esto era posible. Comenzó el proyecto diseñando aisladores ópticos a nanoescala mediante simulaciones por ordenador. «Son como señales de tráfico», dice. «Nuestros elementos a nanoescala garantizan que la luz fluya en una dirección determinada, de forma similar a como las señales de tráfico controlan el tráfico en una carretera muy transitada». A continuación, estos diminutos componentes se fabricaron en una sala blanca, el tipo de entorno en el que se construyen los chips informáticos. A continuación, los componentes se probaron en un laboratorio láser. «Dirigimos un haz de luz láser a estas estructuras para ver qué ocurría», explica Kruk. Una demostración interesante fue una diapositiva translúcida estructurada a nanoescala. Cuando la luz pasa a través de la diapositiva, se puede ver una imagen codificada, pero cuando se da la vuelta a la diapositiva y se vuelve a mirar, se ve una imagen completamente diferente a través de ella. «Este par de imágenes era sólo una demostración de un número inexplorado de posibilidades», señala Kruk.
El futuro de la fotónica
El equipo del proyecto Nanofotónica ha contribuido a demostrar el potencial del diseño y la fabricación de aisladores ópticos a nanoescala. Se trata de un importante avance hacia la miniaturización de la tecnología fotónica. «La fotónica ya ha empezado a sustituir a la electrónica a gran escala», añade Kruk. «Por ejemplo, en este momento estoy hablando con usted desde Australia a través de una fibra óptica que discurre bajo el océano. La mayoría de las comunicaciones de largo alcance se consiguen casi exclusivamente mediante ondas electromagnéticas, como la luz infrarroja, que fluyen a través de fibras ópticas». Por tanto, el siguiente paso lógico es perfeccionar y miniaturizar aún más la tecnología fotónica e introducir elementos ópticos en dispositivos individuales.
Palabras clave
Nanofotónica, nanoescala, fotónica, electrones, ordenadores, transistores, óptica
