Tendencias Científicas
Cristales fotónicos
Cristales fotónicos tridimensionales revolucionarán las telecomunicaciones. Esa es la intención al menos de la empresa BASF, que ha invertido tres años de trabajo en el desarrollo de esta tecnología junto a otros socios europeos y bajo el paraguas del proyecto ”NewTon”, subvencionado en un 50% por la UE. Se espera que en 2008 se puedan producir los primeros componentes funcionales de estos cristales fotónicos tridimensionales.
Un cristal fotónico es un material compuesto por múltiples elementos periódicamente distribuidos que dispersan la luz de una manera coherente y conjunta, cooperativa.
Muchas veces, la información es susceptible de ser transmitida a través de la luz en lugar de a través de la electricidad. Las conversaciones telefónicas, las páginas web, las fotografías o la música cada vez se transmiten más de esta manera. Sin embargo, esta tecnología tiene dificultades en los nodos. Por supuesto, en los nodos, el enrutamiento de la información hacia el cliente final todavía se hace eléctricamente porque no hay un procesador de enrutado óptico competitivo y disponible. Esto es costoso, tanto en tiempo como en energía.
El proyecto “NewTon” pretende, precisamente, desarrollar tecnologías de comunicación basadas exclusivamente en la transmisión de la información a través de ondas de luz. El proyecto está centrado en crear cristal fotónico capaz de reflejar sólo colores simples de luz blanca dependiendo del ángulo de observación. Este fenómeno se ve en la naturaleza con cierta frecuencia: el increíble colorido de las alas de una mariposa deriva de las propiedades fotónicas del cristal.
“Una estructura tridimensional aplicada a un cristal fotónico puede ser la clave para desarrollar un semiconductor óptico compacto e incluso un procesador de enrutado”, comenta Reinhold J. Leyrer, que lidera el proyecto en la división Polimer Research en BASF, en un comunicado. “Convertir señales ópticas en eléctricas (como ocurre en la actualidad) sería totalmente superfluo entonces”.
Dispersión acuosa
La producción de estos cristales se basa en dispersiones acuosas, algo en lo que BASF es especialista. Estas dispersiones contienen partículas de polímero (macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros) esféricas de unos 200 nanómetros de tamaño. Cuando el fluido se evapora, se forma una película protectora homogénea. Dependiendo de la estructura química de las partículas del polímero, éstas pueden organizarse por sí mismas en un entramado regular, formando cristales.
El reto es agrandar las partículas de polímero que contiene la dispersión hasta que alcancen un tamaño de 1.000 nanómetros, de tal manera que todas ellas tengan exactamente el mismo diámetro. Una vez creadas estas estructuras cristalinas estables y tridimensionales, uno de los socios de este proyecto, aplicará sobre ellas otra estructura de unos 20 manómetros. Esa estructura, mucho más pequeña, es denominada “defecto”.
Defectos importantes
La inclusión de estos “defectos” tiene su explicación. La luz, a cierta longitud de onda, viaja a través de estos defectos. Entonces, los cristales fotónicos actúan como fotoconductores y toman el control sobre la propagación de esa luz.
La estructura de cristal resultante es utilizada en la siguiente etapa del proceso como “plantilla”. En esa plantilla, los espacios que hay entre las partículas esféricas de polímero son rellenados con silicio. El resultado es una estructura estable igual al cristal original.
Este tipo de cristales podrían usarse para fabricar procesadores de enrutación totalmente ópticos. Por otro lado, y dado que los cristales son más pequeños que los componentes electrónicos al uso, los nuevos equipamientos serían mucho más pequeños, resistentes y menos vulnerables a la radiación electromagnética.
A largo plazo, la transmisión de la información mediante señales eléctricas será cada vez más lenta, limitando la capacidad en las telecomunicaciones, por lo que investigar otras vías para transportar la información es perentorio. Los cristales fotónicos, según sus creadores, podría ser una de las soluciones posibles a este problema.
Un cristal fotónico es un material compuesto por múltiples elementos periódicamente distribuidos que dispersan la luz de una manera coherente y conjunta, cooperativa.
Muchas veces, la información es susceptible de ser transmitida a través de la luz en lugar de a través de la electricidad. Las conversaciones telefónicas, las páginas web, las fotografías o la música cada vez se transmiten más de esta manera. Sin embargo, esta tecnología tiene dificultades en los nodos. Por supuesto, en los nodos, el enrutamiento de la información hacia el cliente final todavía se hace eléctricamente porque no hay un procesador de enrutado óptico competitivo y disponible. Esto es costoso, tanto en tiempo como en energía.
El proyecto “NewTon” pretende, precisamente, desarrollar tecnologías de comunicación basadas exclusivamente en la transmisión de la información a través de ondas de luz. El proyecto está centrado en crear cristal fotónico capaz de reflejar sólo colores simples de luz blanca dependiendo del ángulo de observación. Este fenómeno se ve en la naturaleza con cierta frecuencia: el increíble colorido de las alas de una mariposa deriva de las propiedades fotónicas del cristal.
“Una estructura tridimensional aplicada a un cristal fotónico puede ser la clave para desarrollar un semiconductor óptico compacto e incluso un procesador de enrutado”, comenta Reinhold J. Leyrer, que lidera el proyecto en la división Polimer Research en BASF, en un comunicado. “Convertir señales ópticas en eléctricas (como ocurre en la actualidad) sería totalmente superfluo entonces”.
Dispersión acuosa
La producción de estos cristales se basa en dispersiones acuosas, algo en lo que BASF es especialista. Estas dispersiones contienen partículas de polímero (macromoléculas, generalmente orgánicas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas monómeros) esféricas de unos 200 nanómetros de tamaño. Cuando el fluido se evapora, se forma una película protectora homogénea. Dependiendo de la estructura química de las partículas del polímero, éstas pueden organizarse por sí mismas en un entramado regular, formando cristales.
El reto es agrandar las partículas de polímero que contiene la dispersión hasta que alcancen un tamaño de 1.000 nanómetros, de tal manera que todas ellas tengan exactamente el mismo diámetro. Una vez creadas estas estructuras cristalinas estables y tridimensionales, uno de los socios de este proyecto, aplicará sobre ellas otra estructura de unos 20 manómetros. Esa estructura, mucho más pequeña, es denominada “defecto”.
Defectos importantes
La inclusión de estos “defectos” tiene su explicación. La luz, a cierta longitud de onda, viaja a través de estos defectos. Entonces, los cristales fotónicos actúan como fotoconductores y toman el control sobre la propagación de esa luz.
La estructura de cristal resultante es utilizada en la siguiente etapa del proceso como “plantilla”. En esa plantilla, los espacios que hay entre las partículas esféricas de polímero son rellenados con silicio. El resultado es una estructura estable igual al cristal original.
Este tipo de cristales podrían usarse para fabricar procesadores de enrutación totalmente ópticos. Por otro lado, y dado que los cristales son más pequeños que los componentes electrónicos al uso, los nuevos equipamientos serían mucho más pequeños, resistentes y menos vulnerables a la radiación electromagnética.
A largo plazo, la transmisión de la información mediante señales eléctricas será cada vez más lenta, limitando la capacidad en las telecomunicaciones, por lo que investigar otras vías para transportar la información es perentorio. Los cristales fotónicos, según sus creadores, podría ser una de las soluciones posibles a este problema.
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