El nuevo dispositivo controla la luz mediante un material de cambio de fase y un calentador de grafeno. Delgado
Interruptores fotónicos de silicio tradicionalesse ajustan mediante el efecto térmico. Cuando se expone al calor, las propiedades ópticas del material del interruptor cambian, cambiando así la trayectoria de la luz. Como regla general, para generar calor en dichos dispositivos, se hace pasar una corriente eléctrica a través de un metal o semiconductor. Esta tecnología requiere una gran cantidad de energía, señalan los autores.
Representación artística del interruptor.La luz está controlada por un material de cambio de fase (segmento azul) calentado por grafeno. Imagen: Zhuoran (Roger) Fang, Universidad de Washington
En su trabajo, los científicos utilizaron no volátilesmaterial de cambio de fase. Dicho material se transforma con un breve calentamiento y permanece en este estado hasta que recibe otro impulso térmico, después del cual vuelve a su estado original. Esto elimina la necesidad de mantener la tensión para mantener la forma deseada.
Además, los desarrolladores utilizaronsilicio sin dopar con un espesor de 220nm para la propagación de la luz e introdujo una capa de grafeno entre el silicio y el material de cambio de fase para conducir la electricidad. Este diseño elimina el desperdicio de energía al canalizar todo el calor generado por el grafeno para cambiar el material con un cambio de fase.
Los resultados del estudio mostraron que la densidadLa energía de conmutación de esta configuración es de solo 8,7 AJ/Nm3. Esto es aproximadamente 70 veces menos que lo que requieren los dispositivos comunes que usan silicio dopado para calentar el material.
Comparado con lo que hay actualmenteUtilizada en centros de datos para controlar circuitos fotónicos, esta tecnología reducirá significativamente las necesidades energéticas de los centros de datos, haciéndolos más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente.
Arka Majumdar, investigadora y coautora de la Universidad de Washington
Los centros de datos son una parte integralrealidad moderna. Consumen enormes cantidades de energía al transferir datos entre servidores dentro del centro. Una forma de reducir los costos de electricidad es utilizar la luz para transmitir información utilizando interruptores ópticos operados eléctricamente que controlan el flujo de luz.
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