Tlc, la rivoluzione del grafene:
ecco il modulatore ottico di fase
È il primo al mondo realizzato in
italia, da ricercatori Sant'Anna di Pisa assieme al Cnit. Grande circa mezzo
millimetro, è un innovativo dispositivo fotonico utilizzato per la conversione
dei dati elettronici in dati ottici in maniera estremamente efficiente
ROMA - Il futuro delle
telecomunicazioni e della trasmissione dei dati ad altissima capacità passa dal
grafene e dal contributo dell'Italia. Questione di 5-10 anni, non di più, e le
connessioni in fibra ottica potranno mettere il turbo, diventando velocissime e
potenti proprio come era accaduto qualche decennio fa nell'elettronica. Il
gruppo di ricerca congiunto tra istituto Tecip (tecnologie della comunicazione,
informazione, percezione) della scuola superiore Sant'Anna di Pisa e consorzio
nazionale interuniversitario per le telecomunicazioni (Cnit),
coordinato da Marco Romagnoli, responsabile della produzione su larga
scala dei componenti optoelettronici per graphene flagship, il più grande
programma di ricerca europeo con 150 partner e un budget di 1 miliardo di euro,
ha pubblicato su Nature Photonics la dimostrazione del primo modulatore
ottico di fase al mondo, realizzato in grafene e silicio. Si tratta di un
innovativo dispositivo fotonico utilizzato per la conversione dei dati
elettronici in dati ottici in maniera estremamente efficiente. Il nuovo
dispositivo ha dimensioni di circa mezzo millimetro, è potenzialmente
compattabile fino a un decimo di millimetro ed è basato su micro-fotonica in
silicio (la cosiddetta "silicon photonics") e un singolo strato di
grafene, strato monoatomico di carbonio con spessore inferiore al miliardesimo
di metro.
I sistemi in fibra ottica che utilizzano la luce come mezzo per il trasporto
dei dati si sono affermati dagli anni '80 del XX secolo come gli strumenti più
efficienti per realizzare le reti di telecomunicazione ad alta capacità, alla
base della rivoluzione informatica degli ultimi 30 anni. Processori e memorie
elettroniche sempre più potenti hanno consentito la manipolazione di una
quantità crescente di dati, che ha portato allo sviluppo della moderna società
dell'informazione. Questo sviluppo non sarebbe stato possibile senza il
costante sviluppo delle tecnologie e dei sistemi di trasmissione, diventati
sempre più performanti grazie alle innovazioni nel campo delle comunicazioni
ottiche.
Oggi, infatti, i sistemi di trasmissione ottici sono utilizzati non soltanto
per realizzare le grandi reti geografiche che collegano città, stati e
continenti e le reti metropolitane o di accesso, la nota "fibra" che
arriva nelle case degli utenti, ma anche per interconnettere al loro interno i
datacenter e i supercomputer, che sono alla base del cloud-computing, dei
social network, degli shop online. Per questo motivo è importante sviluppare
dispositivi sempre più integrati, compatti, e che presentino un ridotto consumo
energetico. La progressiva adozione di tecnologie ottiche per connessioni dati
- sempre più ridotte in termini di distanze, via via che queste tecnologie si
rendono disponibili e dimostrano una convenienza di prestazioni e costi -
porterà in un prossimo futuro a utilizzarle all'interno dei calcolatori
elettronici per interconnettere gli elementi base dei computer come i
processori, le memorie e le periferiche. Questo porterà ad un elevato aumento
delle prestazioni complessive dei dispositivi elettronici e sarà reso possibile
soltanto grazie all'integrazione fotonica e alla corrispondente riduzione delle
dimensioni e dei consumi dei dispositivi.
La ricerca condotta dal gruppo misto Sant'Anna-Cnit ha evidenziato come sia
promettente in questo contesto lo sviluppo di componenti in silicio con
l'utilizzo del grafene. È possibile infatti realizzare nuovi dispositivi di
questo tipo utilizzando le stesse infrastrutture e gli stessi processi
tecnologici usati per produrre i componenti microelettronici, quindi senza
grandi ulteriori costi di sviluppo. Le peculiari proprietà fisiche del
grafene - materiale compatibile con queste tecnologie, economico, e
particolarmente performante - possono aggiungere funzionalità ai nuovi
dispositivi realizzando prestazioni finora irraggiungibili. "Il modulatore
ottico di fase, la cui funzionalità è stata dimostrata recentemente, insieme
agli altri nuovi componenti che utilizzano il grafene, può diventare un
tassello essenziale per lo sviluppo delle piattaforme di telecomunicazione e
dati ad altissima densità e velocità, necessari per sostenere il tumultuoso
aumento delle trasmissioni richiesto dalle nuove piattaforme legate al 5g, lo
'smart manufacturing' (la 'quarta rivoluzione industriale') e l' 'internet delle cose', ha spiegato Giampiero
Contestabile, ricercatore all'istituto tecip (tecnologie della
comunicazione, informazione, percezione) della scuola superiore sant'anna e
co-autore dell'articolo pubblicato su nature photonics.
Fonte: http://www.repubblica.it/scienze/2018/02/22/news/tlc_la_rivoluzione_del_grafene_ecco_il_modulatore_ottico_di_fase-189490473/?refresh_ce
I sistemi in fibra ottica che utilizzano la luce come mezzo per il trasporto dei dati si sono affermati dagli anni '80 del XX secolo come gli strumenti più efficienti per realizzare le reti di telecomunicazione ad alta capacità, alla base della rivoluzione informatica degli ultimi 30 anni. Processori e memorie elettroniche sempre più potenti hanno consentito la manipolazione di una quantità crescente di dati, che ha portato allo sviluppo della moderna società dell'informazione. Questo sviluppo non sarebbe stato possibile senza il costante sviluppo delle tecnologie e dei sistemi di trasmissione, diventati sempre più performanti grazie alle innovazioni nel campo delle comunicazioni ottiche.
Oggi, infatti, i sistemi di trasmissione ottici sono utilizzati non soltanto per realizzare le grandi reti geografiche che collegano città, stati e continenti e le reti metropolitane o di accesso, la nota "fibra" che arriva nelle case degli utenti, ma anche per interconnettere al loro interno i datacenter e i supercomputer, che sono alla base del cloud-computing, dei social network, degli shop online. Per questo motivo è importante sviluppare dispositivi sempre più integrati, compatti, e che presentino un ridotto consumo energetico. La progressiva adozione di tecnologie ottiche per connessioni dati - sempre più ridotte in termini di distanze, via via che queste tecnologie si rendono disponibili e dimostrano una convenienza di prestazioni e costi - porterà in un prossimo futuro a utilizzarle all'interno dei calcolatori elettronici per interconnettere gli elementi base dei computer come i processori, le memorie e le periferiche. Questo porterà ad un elevato aumento delle prestazioni complessive dei dispositivi elettronici e sarà reso possibile soltanto grazie all'integrazione fotonica e alla corrispondente riduzione delle dimensioni e dei consumi dei dispositivi.
La ricerca condotta dal gruppo misto Sant'Anna-Cnit ha evidenziato come sia promettente in questo contesto lo sviluppo di componenti in silicio con l'utilizzo del grafene. È possibile infatti realizzare nuovi dispositivi di questo tipo utilizzando le stesse infrastrutture e gli stessi processi tecnologici usati per produrre i componenti microelettronici, quindi senza grandi ulteriori costi di sviluppo. Le peculiari proprietà fisiche del grafene - materiale compatibile con queste tecnologie, economico, e particolarmente performante - possono aggiungere funzionalità ai nuovi dispositivi realizzando prestazioni finora irraggiungibili. "Il modulatore ottico di fase, la cui funzionalità è stata dimostrata recentemente, insieme agli altri nuovi componenti che utilizzano il grafene, può diventare un tassello essenziale per lo sviluppo delle piattaforme di telecomunicazione e dati ad altissima densità e velocità, necessari per sostenere il tumultuoso aumento delle trasmissioni richiesto dalle nuove piattaforme legate al 5g, lo 'smart manufacturing' (la 'quarta rivoluzione industriale') e l' 'internet delle cose', ha spiegato Giampiero Contestabile, ricercatore all'istituto tecip (tecnologie della comunicazione, informazione, percezione) della scuola superiore sant'anna e co-autore dell'articolo pubblicato su nature photonics.
