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Crean nano antenas que transmiten a grandes frecuencias

Los microchips desarrollados por investigadores de la Universidad Nacional Australiana (ANU) utilizan plasmones para crear enlaces ópticos de gran capacidad de transmisión.

(ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas)

Ingenieros de la Universidad Nacional Australiana (ANU) dieron a conocer una nueva generación de nano antenas que utilizan plasmones para generar comunicación óptica de gran capacidad de transmisión.

En el portal de noticias de la universidad, se indica que estos nuevos dispositivos tienen además la habilidad de transmitir a grandes velocidades y con una gran consistencia de datos, lo que sin suda ha sido una excelente noticia para el segmento de telecomunicaciones considerando que la miniaturización de estas antenas representa una oportunidad para los fabricantes de celulares y otros aparatos que requieren de circuitería compacta para salir al mercado, como sucede en sectores emergentes como el Internet de las Cosas (IoT) y wearable electronics.

El reporte académico sostiene que esta tecnología ha sido por primera vez integrada a un chip bajo un método que es descrito en un artículo científico publicado por la revista Science Advances. En este documento, también se hace referencia a los anteriores proyectos de desarrollo de nano antenas, de los cuales existe poca información sobre alguno que haya logrado diseñar una antena impresa sobre una guía de ondas ópticas y cuyas funcionalidades no sean limitadas tales como acoplar luz a un arreglo de guías de ondas.

"Lo que mostramos es que tales antenas de tamaño sub-micrométrico pueden ordenar y dirigir los diferentes flujos de información codificados en las distintas polaridades de luz que circulan en varias direcciones de la guía de ondas", explicó Dragomir Neshev, profesor de la ANU y líder del equipo de trabajo. "Esta es una operación muy importante utilizada en receptores coherentes para cualquier enlace de comunicación", agregó el catedrático.

Aplicaciones de nanoantenas ópticas en varios sectores industriales, incluyendo celdas solares, biomédica y molecular, comunicaciones ópticas y sistemas de medición.

La base del funcionamiento de estas nanoantenas es similar al de las antenas Yagi, inventada por los investigadores japoneses Hidetsugu Yagi y Shintaro Uda décadas atrás y que es caracterizada por ser una estructura simple de dipolo que combina elementos parásitos como reflectores y directores que dan como resultado una antena de muy alto rendimiento. "El diseño de nuestra antena integra efectivamente dos antenas de este tipo para las polarizaciones horizontal y vertical", subrayó Neshev.

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Los académicos también se han esforzado por definir lo más adecuadamente posible su nuevo dispositivo, ya que argumentaron que a menudo las nano antenas son relacionadas con una amplia gama de tecnología, como resultado, una sola nano partícula puede ser considerada como nano antena óptica. Para tener una idea de lo que han hecho los investigadores de la ANU, es útil aplicar una definición más estricta de lo que es una nano antena óptica dibujando una analogía con una antena de ondas de radio.

En una antena de ondas de radio, la antena tiene un elemento de alimentación que regularmente está conectado a un cable, de tal forma que la antena pueda detectar la radiación electromagnética del aire para posteriormente canalizarla al cable de regreso a un sintonizador o descodificador. En este mismo esquema, los nanorods de oro de la antena pasan a ser los elementos alimentadores y la guía de ondas óptica viene a ser el propio cable.

Otro rasgo de estas nano antenas es que operan a través de plasmones. Un plasmón es la cuasipartícula resultado de la cuantización de las oscilaciones del plasma, de la misma forma que un fotón o un fonón son cuantizaciones de ondas electromagnéticas y mecánicas que también pueden interactuar con un fotón para crear una tercera cuasipartícula llamada polaritón de plasma.

La luz entrante excita los electrones en la superficie de un metal de modo que estos comienzan a moverse mediante la superficie metálica en ondas del plasmón. Estas ondas tienen una longitud mucho menor que la longitud de onda más pequeña de la luz.

Dragomir Neshev, profesor de la ANU y líder del equipo de trabajo.

El resultado de esta tecnología es que es posible implementarla para crear dispositivos a nano escala mucho menor que aquellos que incluso dependen de la luz por sí mismos, llevando esta idea a investigadores como los de la ANU para integrarla en circuitos integrados fotónicos en donde los fotones adopten el papel de los electrones.

El profesor Neshev explicó que esta investigación resulta sumamente inusual en comparación con otros trabajos que han sido presentados anteriormente en congresos, revistas y journals oficiales, ya que involucra una amplia experiencia en tecnología con plasmones, fotónica de silicio para la fabricación de las guías de onda, y conocimientos avanzados en redes de comunicación para la transmisión a tasas grandes de bits.

"La estructura completa necesita ser compatible con CMOS. Las actuales barras de oro utilizadas tendrán que ser remplazadas con otro material, posiblemente aluminio, con el fin de alinearlo con el estándar de manufactura de CMOS", adelantó Neshev.

El siguiente paso de los académicos será comenzar con las pruebas para transferir la tecnología a un entorno de fabricación para integrar el sistema en circuitos integrados que trabajen en diversos dispositivos de comunicación sin necesidad de que estos modifiquen considerablemente su topología base.

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