En Breve
- Investigadores de KAIST y POSTECH han desarrollado un método de impresión 3D electrohidrodinámica ultrafina que permite imprimir nanoláseres verticales directamente sobre chips semiconductores, logrando una densidad de dispositivos mucho mayor que los enfoques convencionales basados en litografía.
- El equipo informó que, al apilar verticalmente nanoestructuras de perovskita con una calidad cercana a la monocristalina, los láseres alcanzaron una mayor eficiencia y una menor pérdida óptica, con longitudes de emisión ajustables mediante la modificación de la altura de la nanoestructura, lo que permite aplicaciones desde la computación óptica hasta la lucha contra la falsificación.
- El estudio, publicado el 6 de diciembre de 2025 en ACS Nano, fue apoyado por el Ministerio de Ciencia y TIC de Corea del Sur y programas de investigación relacionados, y posiciona a los nanoláseres verticales como posibles componentes básicos para la computación óptica, la comunicación cuántica y las pantallas AR avanzadas.
COMUNICADO DE PRENSA — En las futuras industrias de alta tecnología, como la computación óptica de alta velocidad para la IA masiva, la comunicación criptográfica cuántica y las pantallas de realidad aumentada (AR) de ultra alta resolución, los nanoláseres —que procesan información utilizando la luz— están ganando una atención significativa como componentes centrales para los semiconductores de próxima generación. Un equipo de investigación de nuestra universidad ha propuesto una nueva tecnología de fabricación capaz de colocar nanoláseres en los chips semiconductores a alta densidad, procesando información en espacios más delgados que un cabello humano.
KAIST anunció el 6 de enero que un equipo de investigación conjunto, liderado por el Profesor Ji Tae Kim del Departamento de Ingeniería Mecánica y el Profesor Junsuk Rho de POSTECH (Presidente Seong-keun Kim), ha desarrollado una tecnología de impresión 3D ultrafina capaz de crear “nanoláseres verticales”, un componente clave para circuitos integrados ópticos de ultra alta densidad.
Los métodos convencionales de fabricación de semiconductores, como la litografía, son eficaces para la producción en masa de estructuras idénticas, pero enfrentan limitaciones: los procesos son complejos y costosos, lo que dificulta la modificación libre de la forma o la posición de los dispositivos. Además, la mayoría de los láseres existentes se construyen como estructuras horizontales que se encuentran planas sobre un sustrato, lo que consume un espacio significativo y sufre una eficiencia reducida debido a la fuga de luz hacia el sustrato.
Para resolver estos problemas, el equipo de investigación desarrolló un nuevo método de impresión 3D para apilar verticalmente perovskita, un material semiconductor de próxima generación que genera luz de manera eficiente. Esta tecnología, conocida como “impresión 3D electrohidrodinámica ultrafina”, utiliza voltaje eléctrico para controlar con precisión las gotas de tinta invisibles a escala de attolitro ($10^{-18}$ L).
Mediante este método, el equipo imprimió con éxito nanoestructuras en forma de pilar, mucho más delgadas que un cabello humano, directamente y verticalmente en las ubicaciones deseadas sin la necesidad de complejos procesos sustractivos (tallado de material).
El núcleo de esta tecnología radica en aumentar significativamente la eficiencia del láser al hacer que la superficie de las nanoestructuras de perovskita impresas sea extremadamente lisa. Al combinar el proceso de impresión con la tecnología de control de cristalización en fase gaseosa, el equipo logró estructuras de alta calidad con una alineación casi monocristalina. Como resultado, pudieron realizar nanoláseres verticales de alta eficiencia que operan de manera estable con una pérdida de luz mínima.
Además, el equipo demostró que el color de la luz láser emitida podía ajustarse con precisión ajustando la altura de las nanoestructuras. Utilizando esto, crearon patrones de seguridad láser invisibles a simple vista, identificables solo con equipos especializados, confirmando el potencial de comercialización en tecnología antifalsificación.
El Profesor Jitae Kim declaró: “Esta tecnología permite la implementación directa y de alta densidad de semiconductores de computación óptica en un chip sin un procesamiento complejo. Acelerará la comercialización de la computación óptica ultra rápida y las tecnologías de seguridad de próxima generación.”
Los resultados de la investigación, con la Dra. Shiqi Hu del Departamento de Ingeniería Mecánica como primera autora, fueron publicados en línea el 6 de diciembre de 2025 en ACS Nano, una revista internacional de prestigio en el campo de la nanociencia.
Esta investigación fue realizada con el apoyo del Programa de Jóvenes Investigadores Destacados del Ministerio de Ciencia y TIC (RS-2025-00556379), el Programa de Apoyo a Investigadores de Carrera Media (RS-2024-00356928) y el Grupo de Investigación Integrada de Diseño-Fabricación Inteligente Basada en IA InnoCORE (N10250154).
Crédito de la imagen: KAIST