La ciencia y la tecnología de la luz en nuestra vida | Periódico

Pierre Perini En su laboratorio en el Centro de Investigación en Fotónica de: la Universidad Ottawa.

Los avances en fotónica (la ciencia y tecnología de la luz) son clave para el surgimiento de la próxima generación de tecnologías transformadoras: sensores de monitoreo ambiental y diagnóstico de puntos de procesamiento, lidar autónomo, dispositivos avanzados en los campos de energía verde y redes de alto rendimiento. etc.

Sin embargo, un nuevo programa de investigación dirigido por Pierre Perini y Karen Heinzer, de la Escuela de Ingeniería, tiene como objetivo específico miniaturizar e integrar materiales fotovoltaicos avanzados y mejorar los procesos de fabricación en diversas industrias, incluidas las telecomunicaciones, la salud, la fabricación y la energía.

Este es uno de los cinco proyectos para que la Universidad de Ottawa participe en una subvención de $ 23 millones del Fondo de Innovación de Canadá 2020.

El Sr. Perini y la Sra. Heinzer nos cuentan su pasión por la fotónica y explican cómo su proyecto cambiará nuestras vidas.


El público en general tiene poco conocimiento de la fotónica, pero está muy presente en nuestra vida. ¿Cómo describiría, en una cena familiar, su área de especialización y contribución para promoverla?

[KH] : La fotónica es la creación y gestión de la luz. Durante 25 años, ha desarrollado dispositivos, incluidos paneles solares y láseres, que convierten la luz en electricidad y la electricidad en luz con la menor pérdida de energía posible. Para lograrlo, suelo utilizar la nanotecnología. De hecho, los dispositivos y aplicaciones que creamos tienen muchas aplicaciones en nuestra vida diaria.

[PB] : Me especializo en fotones a nanoescala, es decir, la ciencia y tecnología de la luz a nanoescala. Durante la mayor parte de mi carrera, he trabajado en miniaturización estructural e integración de materiales para desarrollar fotónica avanzada, como biosensores que detectan rápidamente enfermedades en el punto de tratamiento, redes de fibra óptica de nueva generación y superficies estructurales capaces de controlar la reflexión espectral, lo cual es ideal. para producir dispositivos para dirigir rayos ópticos.

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Con esta nueva financiación, su objetivo es algo más pequeño. ¿Por qué y hasta dónde crees que puedes llegar?

Los componentes en miniatura reducen el consumo de electricidad y las emisiones de carbono. Entonces, las tecnologías de nanoparton pueden mejorar la eficiencia y durabilidad de los dispositivos que usamos a diario y sus componentes.

El nuevo kit financiado por CFI nos permitirá diseñar componentes tan pequeños como 10 nanómetros, 10.000 veces más delgados que el ancho de un cabello, pero también apilar capas muy delgadas de materiales semiconductores avanzados para mejorar el rendimiento y la funcionalidad de nuestros sistemas de comunicación, entre otras cosas. .

A través de esta miniaturización, también podremos aprovechar el poder de la mecánica cuántica, la rama de la física que nos dio láseres, transistores electrónicos y computadoras portátiles.

Foto de Karen Heinzer en su laboratorio de fotónica

Karen Hinzer En el Solar Células Y Nanoestructura Dispositivos Laboratorio (Laboratorio solar), Ubicado en el Centro de Investigación en Fotónica de: la Universidad Ottawa.

¿Cuáles podrían ser las repercusiones de esta acción? ¿Cómo pueden cambiar la vida de las personas?

Los componentes ópticos están en todas partes: comunicaciones, ciberseguridad, diagnósticos y dispositivos médicos, transporte autónomo, energía, pruebas ambientales … ¡son esenciales para nuestra productividad y nuestra calidad de vida!

La investigación que podamos hacer con este dispositivo tendrá muchas aplicaciones. Centrándose en la miniaturización, contribuirá a:

  • Disponibilidad de información (satélites, fibras ópticas y comunicaciones inalámbricas);
  • Mejorar la asistencia sanitaria y su accesibilidad (pruebas rápidas, diagnósticos, tratamientos e implantes);
  • Seguridad y eficiencia del transporte (vehículos autónomos equipados con sistemas de visión y lidar);
  • Seguridad de comunicaciones y ciberseguridad (dispositivos cuánticos y computadoras);
  • Mitigar los efectos del cambio climático (reducir la huella de carbono de los dispositivos e implementar tecnologías de carbono neutral).
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Nuestro trabajo también tiene como objetivo mejorar los procesos de fabricación de materiales ópticos avanzados. La innovación en materiales y técnicas de fabricación nos permitirá generar y procesar luz de formas sin precedentes. La comercialización de estas funciones avanzadas se basa principalmente en la capacidad de fabricar componentes en masa para reducir costos, que se basa principalmente en los procesos de fabricación. Entonces, para que estas tecnologías sean accesibles y asequibles, se necesitan nuevos materiales y nuevos métodos.

¿Existe una aplicación o industria en la que esté buscando especialmente ver el trabajo de miniaturización e integración en uso?

[KH] : Espero trabajar en la próxima generación de tecnologías fotovoltaicas neutras en carbono (conversión de luz en electricidad con materiales semiconductores) para generar electricidad e hidrógeno verde.

[PB] : Personalmente, me entusiasma la posibilidad de incorporar materiales semiconductores en nanoestructuras, un proceso que podría llevar al uso de tecnologías como nanoláseres y nanomoduladores en la próxima generación de comunicaciones además de biosensores microimplantables.


Los otros miembros de nuestro equipo en Ottawa son: Hanan Anees, Jefe del Programa de Estimulación de Bio-Ruido. Ksenia Dolgaleva, a la vanguardia de la óptica no lineal de terahercios; Robert Boyd, presidente canadiense de investigación de excelencia en óptica cuántica no lineal y líder mundial en óptica no lineal; Paul Corkum, fundador de ATsecond y director de uno de los grupos más famosos en el campo de los láseres ultrarrápidos Pavel Chepin, líder mundial en fotones de silicio y longitudes de nano ondas. Y Tony SpringThorpe, el líder mundial en epitaxia III-V, diseñó y construyó uno de los primeros sistemas de epitaxia de Canadá.

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