"O potencial de aproveitar as propriedades quânticas dos materiais prenuncia um futuro onde os circuitos integrados fotônicos redefinem os limites de velocidade e eficiência nas tecnologias de comunicação em todo o mundo." Na Suíça, pesquisadores deram um passo significativo na optoeletrônica.
Uma equipe da MARVEL, em colaboração com a Lumiphase, ETH Zurich e EPFL Lausanne, desenvolveu uma nova estrutura computacional para simular as características optoeletrônicas do titanato de bário tetragonal (BTO). Este material perovskita ferroelétrico é uma alternativa promissora ao silício para dispositivos fotônicos de próxima geração devido às suas funcionalidades ópticas superiores.
A nova estrutura, publicada na Physical Review B, oferece uma abordagem independente da função para modelar o efeito Pockels em BTO. Este efeito, crucial para modular sinais de luz, permite o controle dinâmico do índice de refração de um material quando submetido a um campo elétrico. As descobertas da equipe têm implicações significativas para as indústrias de telecomunicações e computação.
Os dispositivos fotônicos aprimorados baseados em BTO prometem taxas de transferência de dados mais rápidas, menor consumo de energia e fatores de forma menores. Ao entender a relação entre o posicionamento dos átomos de titânio e o coeficiente de Pockels, os pesquisadores podem otimizar o material para a miniaturização de dispositivos. Isso é crucial para aplicações industriais escaláveis, onde espaço e eficiência energética são fundamentais.
A equipe superou desafios como frequências de fônons imaginárias, construindo supercélulas e introduzindo deslocamentos intencionais fora do centro dos átomos de titânio dentro da rede. Essa modificação alinhou o modelo computacional mais de perto com os dados experimentais, indicando uma estrutura estável. A pesquisa foi apoiada pela agência de inovação da Suíça, Innosuisse.
A estrutura desenvolvida estabelece um precedente para a modelagem de materiais com precisão e escalabilidade. Pesquisas futuras se concentrarão na exploração dos efeitos dependentes da frequência do fenômeno de Pockels. Isso aprofundará a compreensão teórica e expandirá as capacidades práticas para dispositivos BTO operando sob diversas condições.