Los científicos han descubierto nuevas partículas que podrían formar la base de una futura revolución tecnológica basada en circuitos fotónicos y conducir al desarrollo de métodos computacionales ultrarrápidos basados en la luz. La informática actual se basa en la electrónica, donde se utilizan electrones para codificar y transportar información. Debido a ciertas limitaciones fundamentales, como la pérdida de energía durante el calentamiento resistivo, se espera que los fotones lleguen a reemplazar a los electrones y habrá computadoras futuristas basadas en la luz que serán mucho más rápidas y eficientes que las electrónicas.
Los físicos de la Universidad de Exeter han dado un paso importante hacia este objetivo al descubrir nuevas partículas que son mitad luz, mitad materia y que heredan una serie de propiedades notables del grafeno.
¿Qué reemplazará a la electrónica?
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El descubrimiento de los científicos abre la puerta al desarrollo de circuitos fotónicos que utilizan partículas alternativas conocidas como polaritones de Dirac sin masa para transmitir información en lugar de electrones.
Los polaritones de Dirac se originan en metasuperficies en forma de panal, que son materiales ultrafinos diseñados con estructuras a nanoescala que son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz.
Una propiedad única de las partículas de Dirac es que imitan a las partículas relativistas sin masa, lo que les permite viajar de manera muy eficiente. Este hecho convierte al grafeno en uno de los materiales más conductores conocidos por el hombre.
Sin embargo, a pesar de las propiedades inusuales de tales materiales, son extremadamente difíciles de controlar. Por ejemplo, en el grafeno, es imposible encender y apagar las corrientes eléctricas utilizando un potencial eléctrico simple, lo que limita el uso potencial del grafeno en dispositivos electrónicos. Este defecto fundamental, la falta de personalización, ha sido superado con éxito por físicos de la Universidad de Exeter.
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Los científicos han demostrado que al incrustar metasuperficies de panal entre dos espejos reflectantes y cambiar la distancia entre ellos, es posible sintonizar las propiedades fundamentales de los polaritones de Dirac de una manera simple, controlable y reversible. Esto también se logró porque los polaritones de Dirac son una mezcla de componentes de luz y materia. Es esta naturaleza híbrida la que permite afinar sus propiedades fundamentales manipulando solo el componente ligero, lo que no se puede hacer en el grafeno.
