Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về các vật liệu quang học hiệu quả, có thể điều chỉnh được, có khả năng điều chế ánh sáng chính xác để tạo ra băng thông lớn hơn trong các mạng truyền thông và hệ thống quang học tiên tiến, một nhóm các nhà nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quang tử (PRL) của NYU Abu Dhabi đã phát triển một loại vật liệu hai chiều mới. (2D) có khả năng điều khiển ánh sáng với độ chính xác vượt trội và tổn thất tối thiểu.
Vật liệu quang học có thể điều chỉnh (TOM) đang cách mạng hóa quang điện tử hiện đại, các thiết bị điện tử phát hiện, tạo ra và điều khiển ánh sáng. Trong các mạch quang tử tích hợp, việc kiểm soát chính xác các đặc tính quang học của vật liệu là rất quan trọng để mở ra các ứng dụng đột phá và đa dạng trong thao tác ánh sáng.
Các vật liệu hai chiều như Transition Metal Dichalcogenides (TMD) và graphene thể hiện phản ứng quang học đáng chú ý đối với các kích thích bên ngoài. Tuy nhiên, việc đạt được khả năng điều chế đặc biệt trên vùng hồng ngoại sóng ngắn (SWIR) trong khi vẫn duy trì khả năng điều khiển pha chính xác ở mức suy hao tín hiệu thấp trong một diện tích nhỏ gọn là một thách thức dai dẳng.
Trong một bài báo mới có tiêu đề “Điều chỉnh quang điện trong quang tử silicon tổng hợp dựa trên vật liệu 2D Ferroionic” được xuất bản năm Ánh sáng: Khoa học & Ứng dụng, nhóm các nhà khoa học, dẫn đầu bởi Nhà khoa học nghiên cứu Ghada Dushaq, Phó Giáo sư Kỹ thuật Điện và Giám đốc Phòng thí nghiệm PRL Mahmoud Rasras, đã chứng minh một phương pháp mới để thao tác ánh sáng chủ động thông qua việc sử dụng vật liệu 2D, sắt CuCrP2S6 (CCPS).
Bằng cách tích hợp các vật liệu mỏng hai chiều và nguyên tử đầu tiên vào các cấu trúc vòng cực nhỏ trên chip silicon, nhóm nghiên cứu đã nâng cao hiệu suất và độ nhỏ gọn của thiết bị.
Khi được tích hợp vào các thiết bị quang học silicon, những vật liệu 2D này thể hiện khả năng vượt trội trong việc tinh chỉnh các đặc tính quang học của tín hiệu truyền đi mà không bị suy giảm. Kỹ thuật này có khả năng cách mạng hóa cảm biến môi trường, hình ảnh quang học và điện toán mô phỏng thần kinh, trong đó độ nhạy sáng là chìa khóa.
Rasras cho biết: “Sự đổi mới này mang lại khả năng kiểm soát chính xác chỉ số khúc xạ, đồng thời giảm thiểu tổn thất quang học, nâng cao hiệu suất điều chế và giảm dấu chân, khiến nó phù hợp với quang điện tử thế hệ tiếp theo”.
“Có một loạt ứng dụng tiềm năng thú vị, từ mảng pha và chuyển mạch quang học đến sử dụng trong cảm biến và đo lường môi trường, hệ thống hình ảnh quang học và hệ thống thần kinh trong các khớp thần kinh nhân tạo nhạy cảm với ánh sáng.”