Uma equipa de físicos liderada pelo Professor Dmitry Turchinovich na Universidade de Bielefeld, em colaboração com investigadores do Instituto Leibniz de Investigação de Estado Sólido e Materiais de Dresden (IFW Dresden), alcançou um avanço significativo na nanoeletrónica que poderá transformar as implementações de hardware de IA.
O estudo, publicado na Nature Communications a 5 de junho de 2025, demonstra um método inovador para controlar semicondutores atomisticamente finos utilizando pulsos de luz ultracurtos a velocidades sem precedentes. A equipa desenvolveu antenas nanoestruturadas especializadas que convertem luz terahertz em campos elétricos verticais dentro de materiais bidimensionais, como o dissulfeto de molibdénio (MoS₂).
"Tradicionalmente, estes campos elétricos verticais, usados para comutar transístores e outros dispositivos eletrónicos, são aplicados através de controlo eletrónico, mas este método está fundamentalmente limitado a tempos de resposta relativamente lentos", explica o Professor Turchinovich. "A nossa abordagem utiliza a própria luz terahertz para gerar o sinal de controlo dentro do material semicondutor – permitindo uma tecnologia optoelectrónica ultrarrápida, compatível com a indústria, que até agora não era possível."
A técnica permite o controlo em tempo real de estruturas eletrónicas em escalas temporais inferiores a um picosegundo – um trilião de segundos – o que é várias ordens de magnitude mais rápido do que os métodos convencionais de comutação eletrónica. Os investigadores demonstraram que tanto as propriedades óticas como eletrónicas do material podem ser alteradas seletivamente utilizando estes pulsos de luz.
O Dr. Tomoki Hiraoka, autor principal do estudo e bolseiro 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 equipa liderada pelo Dr. Andy Thomas.
Esta inovação tem implicações significativas para o hardware de IA, podendo permitir sistemas de computação muito mais rápidos e energeticamente eficientes. As capacidades de comutação ultrarrápida poderão originar novas gerações de dispositivos de controlo de sinal, interruptores eletrónicos e sensores críticos para aplicações avançadas de IA que exigem velocidades de processamento extremas.
A tecnologia revela potencial para implementação em vários domínios, incluindo transmissão de dados de alta velocidade, arquiteturas avançadas de computação, sistemas de imagem e tecnologias quânticas – todos componentes cruciais da infraestrutura de IA de próxima geração, que exige capacidades de processamento cada vez mais rápidas.