"El potencial de aprovechar las propiedades cuánticas de los materiales prefigura un futuro en el que los circuitos integrados fotónicos redefinen los límites de la velocidad y la eficiencia en las tecnologías de comunicación en todo el mundo". En Suiza, los investigadores han logrado un avance significativo en optoelectrónica.
Un equipo de MARVEL, en colaboración con Lumiphase, ETH Zurich y EPFL Lausanne, ha desarrollado un nuevo marco computacional para simular las características optoelectrónicas del titanato de bario tetragonal (BTO). Este material perovskita ferroeléctrico es una alternativa prometedora al silicio para los dispositivos fotónicos de próxima generación debido a sus funcionalidades ópticas superiores.
El nuevo marco, publicado en Physical Review B, ofrece un enfoque independiente de la función para modelar el efecto Pockels en BTO. Este efecto, crucial para modular las señales de luz, permite el control dinámico del índice de refracción de un material cuando se somete a un campo eléctrico. Los hallazgos del equipo tienen implicaciones significativas para las industrias de las telecomunicaciones y la informática.
Los dispositivos fotónicos mejorados basados en BTO prometen velocidades de transferencia de datos más rápidas, un menor consumo de energía y factores de forma más pequeños. Al comprender la relación entre el posicionamiento de los átomos de titanio y el coeficiente de Pockels, los investigadores pueden optimizar el material para la miniaturización de dispositivos. Esto es crucial para las aplicaciones industriales escalables donde el espacio y la eficiencia energética son primordiales.
El equipo superó desafíos como las frecuencias de fonones imaginarias mediante la construcción de superceldas y la introducción de desplazamientos intencionales fuera del centro de los átomos de titanio dentro de la red. Esta modificación alineó el modelo computacional más estrechamente con los datos experimentales, lo que indica una estructura estable. La investigación fue apoyada por la agencia de innovación de Suiza, Innosuisse.
El marco desarrollado sienta un precedente para el modelado de materiales con precisión y escalabilidad. La investigación futura se centrará en explorar los efectos dependientes de la frecuencia del fenómeno de Pockels. Esto profundizará la comprensión teórica y ampliará las capacidades prácticas para los dispositivos BTO que operan en diversas condiciones.