Onderzoekers van het MESA+ Instituut voor Nanotechnologie van de Universiteit Twente zijn er in samenwerking met het Paul Drude Instituut in Berlijn in geslaagd om licht van het ene uiteinde van een halfgeleidende nanodraad naar het andere te verplaatsen door middel van akoestische oppervlaktegolven, een soort aardbevingen op nanoschaal. De resultaten vormen een belangrijke mijlpaal voor de ontwikkeling van halfgeleiderapparaten die optische signalen omzetten in elektrische en vice versa, en zijn direct relevant voor de verwerking van kwantuminformatie. De bevindingen werden gepubliceerd in het tijdschrift Nanotechnologie deze week.

Licht is een zeer geschikt medium om informatie betrouwbaar over grote afstanden over te brengen, bijvoorbeeld door glasvezels. Anderzijds, informatieverwerking gebeurt gemakkelijker elektronisch, profiteren van alle miniaturisatie en integratie gerealiseerd in halfgeleiders. Opto-elektronische apparaten, die fungeren als optisch-naar-elektrische of elektrisch-naar-optische transducers, zijn zeer gewild omdat ze beide technologieën met elkaar verbinden.

Wat de onderzoekers in Twente en Berlijn hebben gerealiseerd, is eigenlijk een akoestisch-opto-elektronisch apparaat, oproepen naast optische en elektrische signalen, ook akoestische. Laserlicht is gericht op het ene uiteinde van een halfgeleider (galliumarsenide) nanodraad, waar het elektronen opwekt in de geleidingsband (CB), gaten achterlaten in de valentieband (VB). Zowel elektronen als gaten worden opgevangen door een akoestische oppervlaktegolf (SAW) die op grote afstand van de draad op hetzelfde substraat wordt geproduceerd. De SAW transporteert de elektron-gat-paren efficiënt langs de nanodraad. Aan het einde van de nanodraad worden de elektronen en gaten gedwongen te recombineren, waardoor er weer licht ontstaat. Terwijl de SAW ongeveer 100 aflegt, 000 keer langzamer dan licht, manipulatie kan veel gemakkelijker worden gedaan.

De technologie die is ontwikkeld bij MESA+ en de PDI maakt het mogelijk dat dit allemaal kan op zeer hoge frequenties (meer dan 1 GHz) en op nanoschaal. Dit opent de weg om dit soort apparaten ook voor kwantuminformatieverwerking toe te passen.