Tendencias21

Nanoláseres ‘dopados’ con zinc para acelerar Internet y la computación cuántica

Científicos australianos han multiplicado por 100 el rendimiento de nanoláseres de arseniuro de galio ‘dopándolos’ con impurezas de zinc. Los nanoláseres ofrecen numerosas posibilidades en fotónica y óptica, de cara a mejorar la computación cuántica y hacer más rápida la Internet. Por Carlos Gómez Abajo.

Nanoláseres 'dopados' con zinc para acelerar Internet y la computación cuántica

Científicos de la Universidad Nacional de Australia (Canberra) han mejorado el rendimiento de los láseres pequeños mediante la adición de impurezas, en un descubrimiento que será fundamental para el desarrollo de sensores biomédicos de bajo coste, la computación cuántica, y una Internet más rápida.

Los nanoláseres prometen muchas posibles aplicaciones como la fotónica integrada, las interconexiones ópticas en-un-chip y los sensores ópticos. La clave para la realización de los diseños actuales de la cavidad del láser es el uso de nanomateriales que combinan una alta ganancia con una alta eficiencia de radiación.

Hasta ahora, los esfuerzos para mejorar el rendimiento de los nanomateriales semiconductores se han centrado en la reducción de la tasa de recombinación no radiativa a través de mejoras en la calidad del material y los esquemas de pasivación complejos.

En este caso los científicos han optado por dopar materiales con impurezas para aumentar la tasa de recombinación radiativa. El investigador Tim Burgess agregó átomos de zinc a láseres con un diámetro de la centésima parte de un cabello humano, y hechos de arseniuro de galio -un material ampliamente utilizado en los teléfonos inteligentes y otros dispositivos electrónicos-. Las impurezas condujeron a una mejora de 100 veces en la cantidad de luz de los láseres.

«Normalmente, nadie se molestaría siquiera en buscar luz en los nanocristales de arseniuro de galio: estábamos añadiendo zinc simplemente para mejorar la conductividad eléctrica», dice Burgess, estudiante de doctorado en la Escuela de Investigación en Física e Ingeniería de ANU, en la nota de prensa de ésta.  «Sólo cuando me dio por comprobar si había emisión de luz me di cuenta de que habíamos descubierto algo.»

Nanoláseres 'dopados' con zinc para acelerar Internet y la computación cuántica

Arseniuro de galio

El arseniuro de galio es un material común usado en las células fotovoltaicas, láseres y diodos emisores de luz (LED), pero es difícil de trabajar con él a nanoescala porque el material requiere un revestimiento de la superficie antes de producir luz. Estudios previos de ANU han mostrado cómo fabricar recubrimientos adecuados.

El nuevo resultado complementa estos éxitos aumentando la cantidad de luz generada dentro de la nanoestructura, dice el líder del grupo de investigación, el profesor Chennupati Jagadish.

«Es un descubrimiento emocionante y abre nuevas oportunidades para estudiar otras nanoestructuras con una eficiencia de emisión de luz mejorada para que podemos reducir más el tamaño de los láseres», dice.

Burgess añade que la adición la impurezas al arseniuro de galio, un proceso llamado dopaje, no sólo mejora la emisión de luz.

«El arseniuro de galio dopado tiene una muy corta vida de sólo unos pocos picosegundos, lo que significa que sería muy adecuado para componentes electrónicos de alta velocidad», dice. «El dopaje ha dado realmente una ventaja en el rendimiento a estos nanoláseres.»  La investigación se publica en Nature Communications.

Referencia bibliográfica:

Tim Burgess, Dhruv Saxena, Sudha Mokkapati, Zhe Li, Christopher R. Hall, Jeffrey A. Davis, Yuda Wang, Leigh M. Smith, Lan Fu, Philippe Caroff, Hark Hoe Tan, Chennupati Jagadish: Doping-enhanced radiative efficiency enables lasing in unpassivated GaAs nanowires. Nature Communications (2016). DOI: 10.1038/ncomms11927.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • La ciencia ficción se vuelve real: los humanos fotosintéticos emergen en el horizonte 7 noviembre, 2024
    Investigadores japoneses han introducido cloroplastos de un alga unicelular en las células de un hámster y los mantuvieron activos durante varios días, provocando que las células crecieran más rápido. Un impulso a la ingeniería de tejidos, a la biotecnología y tal vez a futuros humanos fotosintéticos.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Revelan cómo los neandertales enterraban a sus muertos 6 noviembre, 2024
    Aunque el Homo sapiens y los neandertales comenzaron a enterrar a sus muertos al mismo tiempo hace unos 120.000 años, un nuevo estudio ha identificado notables diferencias en las prácticas de entierro entre ambos grupos de homínidos, en distintos sitios de Asia, Europa y África: hallaron que los neandertales no usaban únicamente la posición fetal […]
    Pablo Javier Piacente
  • La salud de los océanos está estrechamente relacionada con la salud humana 6 noviembre, 2024
    Un nuevo estudio explora cómo la conservación de la biodiversidad marina, la salud humana y el bienestar están íntimamente conectados. Los resultados sugieren que las áreas marinas protegidas pueden ser positivas tanto para el planeta como para las personas: en la mayoría de los casos, invertir en ellas beneficia directamente a la salud y los […]
    Pablo Javier Piacente
  • La DANA de Valencia anticipa fenómenos más extremos que arrasarán el litoral mediterráneo 6 noviembre, 2024
    La tragedia de la DANA en Valencia es un anticipo de los eventos adversos que castigarán aún con mayor severidad el litoral mediterráneo, donde más de un millón de personas viven en zonas inundables, vulnerables a catástrofes crecientes debido a la inercia térmica del cambio climático. Formar científicos capaces de predecirlas y salvar vidas requiere […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • El árbol que desafía al tiempo: tendría hasta 80.000 años de edad 5 noviembre, 2024
    Considerado uno de los organismos más antiguos en el planeta, Pando (Populus tremuloides) consiste en un vasto sistema de raíces con casi 50.000 tallos clonados, repartidos en un área de más de 40 hectáreas en Utah. Nuevas muestras de ADN confirman que este extenso organismo, considerado como un único árbol, tiene entre 16.000 y 80.000 […]
    Pablo Javier Piacente
  • Un extraño dispositivo convierte el dióxido de carbono en combustible 5 noviembre, 2024
    Una startup ha creado un dispositivo en forma de columna translúcida que se ilumina con orbes de plasma: el extraño artefacto logra atrapar con gran eficiencia el dióxido de carbono (CO2) presente en el aire y lo convierte en metanol, un combustible que se puede producir de forma renovable y que genera un 95 % […]
    Pablo Javier Piacente
  • Crean un reactor nuclear de sobremesa capaz de replicar la energía de las estrellas 5 noviembre, 2024
    Estados Unidos ha creado un reactor de fusión nuclear compacto utilizando piezas impresas en 3D y materiales disponibles en el mercado, tan pequeño que cabe en una mesa de cocina. Este dispositivo engañosamente simple contiene la clave para replicar la energía de las estrellas, lo que podría conducir a un futuro de energía limpia y […]
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Descubren una ciudad fortificada oculta durante 4.000 años en un oasis del desierto árabe 4 noviembre, 2024
    El hallazgo de una antigua ciudad escondida en un oasis en la actual Arabia Saudita revela cómo la vida humana estaba cambiando lentamente en ese momento de la Edad del Bronce, de una existencia nómada a una incipiente organización urbana. Los restos de la ciudad se mantuvieron ocultos durante 4.000 años por el oasis amurallado […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los agujeros negros están estirando el Universo 4 noviembre, 2024
    Los agujeros negros podrían estar impulsando la expansión acelerada del Universo, según sugiere un nuevo estudio: los científicos sostienen que si los agujeros negros contienen energía oscura, pueden acoplarse y crecer con el Universo en expansión, algo que al mismo tiempo provoca que el crecimiento se acelere. Aunque esta hipótesis no es nueva, los últimos […]
    Pablo Javier Piacente
  • La evolución no sería exclusiva de los seres vivos: afecta también a los minerales 4 noviembre, 2024
    Cualquier sistema está sujeto a procesos evolutivos siguiendo un supuesto principio fundamental que impulsa el aumento de la complejidad en cualquier sistemas físico, no solo en la biología. Una propuesta que ya encuentra aplicaciones en la oncología, ecología microbiana o en las ciencias de la computación.
    Redacción T21