Cientistas usaram grafeno para espremer luz em um espaço menor que seu comprimento de onda

Share:
Compartilhe Essa Matéria


Com a ajuda do grafeno material cada vez mais útil , os cientistas conseguiram confinar a luz no menor espaço possível - o tamanho de um único átomo.
Se a luz puder ser travada com tanta força, ela abrirá todo o tipo de possibilidades para eletrônicos, sensores e dispositivos de imagens no futuro, levando potencialmente a chips de computador e sensores a laser muito menores do que qualquer coisa que estamos usando hoje.
Os usos práticos ainda estão longe, mas os pesquisadores estão extremamente empolgados com a descoberta, realizada por meio de um experimento que eles descrevem como Lego em escala atômica.
"O grafeno continua nos surpreendendo: ninguém pensou que seria possível limitar a luz ao limite de um átomo", diz o pesquisador principal Frank Koppens , do Instituto de Ciências Fotônicas (ICFO) da Espanha.
"Ele abrirá um conjunto completamente novo de aplicativos, como comunicações ópticas e sensoriamento em uma escala abaixo de um nanômetro."
Normalmente, a luz não pode ser focalizada em um ponto menor que seu próprio comprimento de onda, uma barreira conhecida como o limite de difração.
Os cientistas já tentaram romper esse limite usando gaiolas de metal em nanoescala para guiar os fótons de luz, mas até agora as restrições levaram a muita perda de energia.
Não neste caso. Os pesquisadores usaram pilhas de materiais 2D chamados heteroestruturas para construir um novo dispositivo nano-óptico, adicionando uma monocamada de grafeno para atuar como um semi-metal, devido à maneira como ele pode guiar a luz na forma de plasmons .
Esses plasmons são oscilações de elétrons que interagem fortemente com a luz e podem, portanto, ser usados ​​para guiá-lo. No topo do grafeno, a equipe empilhou uma monocamada de nitreto de boro hexagonal (hBN) como isolante e, em seguida, uma matriz de hastes metálicas.
Como muitas grandes descobertas científicas anteriores, esta foi feita por acidente. "No começo, estávamos procurando uma nova maneira de excitar os plasmons de grafeno", disse um dos integrantes da equipe , David Alcaraz Iranzo, da ICFO.
"No caminho, descobrimos que o confinamento era mais forte do que antes e as perdas adicionais mínimas. Então decidimos ir para o limite de um átomo com resultados surpreendentes."
Quando a luz infravermelha foi enviada através do dispositivo dos pesquisadores, os plasmons foram coletados entre o metal e o grafeno. A equipe continuou encolhendo esse espaço até ficar com apenas um átomo de espessura - e descobriu que os plasmons ainda estavam vibrando e ainda podiam se propagar livremente.
A propagação de plasmons pode ser controlada ao ligar ou desligar uma tensão elétrica, demonstrando como a luz pode ser manipulada em um canal com menos de um nanômetro de espessura.
Para que isso faça diferença nos comutadores ópticos, sensores e detectores, tudo o mais em um dispositivo também precisará ser reduzido, mas este estudo mostra que a luz pode estar contida no menor dos canais.
O trabalho já está em andamento para desenvolver transistores à base de luz - as pequenas unidades elétricas que acionam os dispositivos de hoje - e esse novo desenvolvimento abre a possibilidade de reduções significativas de tamanho e melhorias de velocidade.
Mais adiante, os fabricantes devem ser capazes de colocar mais transistores no mesmo espaço (melhorando o desempenho) ou colocar o mesmo número de transistores em um espaço menor (reduzindo o tamanho), ou uma mistura de ambos.
Se você quer um laptop super-rápido para a sua próxima viagem de trem ou um computador em seu ouvido, você pode ter grafeno para agradecer quando esses dispositivos começarem a aparecer.
"Ter atingido o limite final do confinamento de luz poderia levar a novos dispositivos com dimensões pequenas sem precedentes", diz Andrea C. Ferrari, da iniciativa de pesquisa em grafeno Flagship, que não esteve diretamente envolvida na pesquisa.




Receba Nosso Conteúdo Exclusivo


Notícias Urgentes, Mensagens de Dobson Lobo e etc Uniaodoslivres


// O corpo do texto deve ficar no lugar deste comentário. //

Nenhum comentário