Uma equipe de físicos liderada pelo Professor Dmitry Turchinovich na Universidade de Bielefeld, em colaboração com pesquisadores do Instituto Leibniz para Pesquisa de Estado Sólido e Materiais de Dresden (IFW Dresden), alcançou um avanço significativo em nanoeletrônica que pode transformar a implementação de hardware de IA.
A pesquisa, publicada na Nature Communications em 5 de junho de 2025, demonstra um método inovador para controlar semicondutores atomicamente finos utilizando pulsos de luz ultracurtos em velocidades sem precedentes. A equipe desenvolveu antenas nanoestruturadas especializadas que convertem luz terahertz em campos elétricos verticais dentro de materiais bidimensionais, como o dissulfeto de molibdênio (MoS₂).
"Tradicionalmente, esses campos elétricos verticais, usados para comutar transistores e outros dispositivos eletrônicos, são aplicados por meio de controle eletrônico, mas esse método é fundamentalmente limitado a tempos de resposta relativamente lentos", explica o Professor Turchinovich. "Nossa abordagem utiliza a própria luz terahertz para gerar o sinal de controle dentro do material semicondutor – permitindo uma tecnologia optoeletrônica ultrarrápida movida à luz, compatível com a indústria, que até agora não era possível."
A técnica permite o controle em tempo real de estruturas eletrônicas em escalas de tempo inferiores a um picosegundo – um trilionésimo de segundo – o que é ordens de magnitude mais rápido que os métodos convencionais de comutação eletrônica. Os pesquisadores demonstraram que tanto as propriedades ópticas quanto eletrônicas do material podem ser alteradas seletivamente utilizando esses pulsos de luz.
O Dr. Tomoki Hiraoka, autor principal do estudo e bolsista Marie Skłodowska Curie no grupo do Professor Turchinovich, desempenhou um papel fundamental na implementação experimental. As complexas nanoantenas 3D-2D necessárias para produzir o efeito foram fabricadas no IFW Dresden por uma equipe liderada pelo Dr. Andy Thomas.
Essa inovação tem implicações significativas para o hardware de IA, potencialmente permitindo sistemas computacionais muito mais rápidos e eficientes em termos de energia. As capacidades de comutação ultrarrápida podem levar a novas gerações de dispositivos de controle de sinal, interruptores eletrônicos e sensores essenciais para aplicações avançadas de IA que exigem velocidades de processamento extremas.
A tecnologia mostra potencial para implementação em diversos campos, incluindo transmissão de dados em alta velocidade, arquiteturas computacionais avançadas, sistemas de imagem e tecnologias quânticas – todos componentes cruciais da infraestrutura de IA de próxima geração, que demanda capacidades de processamento cada vez mais rápidas.