Universidade australiana cria chip de valleytronics que funciona à temperatura ambiente

Pesquisadores da Monash University, na Austrália, desenvolveram um circuito em nanoescala revolucionário que pode gerar, direcionar e ler sinais luminosos especiais, conhecidos como sinais de vale, em um único chip. Essa inovação supera um gargalo técnico que limitava o avanço do campo da valleytronics, uma área que tem o potencial de viabilizar sistemas de computação mais rápidos e energicamente eficientes.

O dispositivo utiliza materiais ultrafinos, com espessura de apenas alguns átomos, combinados com nanoestruturas projetadas para controlar o comportamento da luz em escalas extremamente reduzidas. A equipe demonstrou um sistema totalmente integrado capaz de gerar sinais luminosos especiais, guiá-los em direções precisas e convertê-los em sinais elétricos dentro de um dispositivo compacto baseado em chip.

O Dr. Chi Li, pesquisador da Escola de Física e Astronomia da Monash e autor principal do estudo, explicou que o avanço elimina uma barreira técnica persistente no campo. ‘Até agora, podíamos gerar ou detectar esses sinais, mas não fazer tudo em um único dispositivo integrado’, afirmou Li, destacando a alta precisão do novo sistema na criação, encaminhamento e leitura dessas informações.

O Dr. Kaijian Xing, coautor principal e pesquisador da Monash University, detalhou a abordagem técnica que viabilizou o dispositivo. ‘Empregamos um método simples de empilhamento para integrar materiais ultrafinos com metasuperfícies, superando os desafios técnicos do crescimento direto de materiais em estruturas fotônicas’, disse Xing, ressaltando que essa técnica pode levar a novos avanços na valleytronics.

Um diferencial crucial do sistema é sua operação à temperatura ambiente, o que o torna mais prático para aplicações reais do que muitas tecnologias quânticas que exigem resfriamento extremo. Essa característica coloca a inovação australiana em posição de destaque para aplicações comerciais e industriais.

O Dr. Haoran Ren, líder do Monash NanoMeta Group, sênior author da pesquisa e bolsista ARC Future Fellow da Austrália, afirmou que o trabalho abre caminho para uma nova classe de dispositivos fotônicos compactos e programáveis. ‘Este é um passo significativo rumo a tecnologias escaláveis baseadas em chip que usam luz em vez de eletricidade para processar informações’, declarou Ren, apontando o potencial para computação quântica, imageamento avançado e sistemas de comunicação óptica de próxima geração.

A equipe codificou e processou duas imagens diferentes simultaneamente, demonstrando a capacidade do sistema em manipular múltiplos fluxos de informação ao mesmo tempo, o que ilustra a eficiência e integração do processamento paralelo de dados.

O professor Stefan A. Maier, chefe da Escola de Física e Astronomia e do Laboratório de Nanofotônica da Monash, classificou o trabalho como um avanço na ponte entre a física experimental e as tecnologias integradas práticas. ‘Ao combinar luz e materiais quânticos em um chip, podemos acessar novas formas de codificar e processar informações’, afirmou Maier.

O estudo, publicado na revista Nature Photonics, reúne colaboradores da Austrália, China, Singapura, Alemanha e Japão, especialistas em nanofotônica, materiais bidimensionais e optoeletrônica. Além dos pesquisadores já citados, a equipe da Monash incluiu o professor Michael S. Fuhrer e contou com contribuições importantes da Singapore University of Technology and Design, da LMU Munich e da University of Technology Sydney.

Os pesquisadores afirmam que a tecnologia poderá viabilizar sistemas de computação mais rápidos e energicamente eficientes, além de novas abordagens para comunicações seguras e processamento de dados. O sistema opera utilizando o ‘grau de liberdade de vale’, uma característica quântica dos materiais que pode ser aproveitada para codificar e processar dados de maneiras totalmente novas, conforme reportagem da Phys.org.

Com informações de PHYS.