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Cientistas reduzem a velocidade e controlam a luz usando nanoantenas

Cientistas reduzem a velocidade e controlam a luz usando nanoantenas



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A velocidade com que a luz viaja é crucial para uma troca rápida de informações. No entanto, se os cientistas pudessem de alguma forma diminuir a velocidade das partículas de luz, haveria uma série de novas aplicações tecnológicas que poderiam ser utilizadas para computação quântica, LIDAR, realidade virtual, WiFi baseado em luz e até mesmo a detecção de vírus.

Agora, em um artigo publicado emNature Nanotechnology, Os cientistas de Stanford demonstraram uma abordagem para reduzir significativamente a velocidade da luz e direcioná-la à vontade.

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Cientistas do laboratório de Jennifer Dionne, professora associada de ciência de materiais e engenharia em Stanford, desenvolveram esses ressonadores de "fator de alta qualidade" ou "alto Q" estruturando chips de silício ultrafinos em barras em nanoescala para capturar a luz de forma ressonante e libere-o ou redirecione-o posteriormente.

"Estamos essencialmente tentando capturar a luz em uma caixa minúscula que ainda permite que a luz venha e vá de muitas direções diferentes", disse Mark Lawrence, pós-doutorado e principal autor do artigo, em um comunicado à imprensa. "É fácil capturar a luz em uma caixa com muitos lados, mas não tão fácil se os lados forem transparentes - como é o caso de muitas aplicações baseadas em silício."

Para superar esse problema, a equipe de Stanford desenvolveu uma camada extremamente fina de silício, que é muito eficiente em capturar luz e tem baixa absorção no infravermelho próximo, o espectro de luz que os pesquisadores se propuseram a controlar. Este agora é um componente central de seu dispositivo.

O silício fica sobre uma pastilha de safira transparente, na qual os pesquisadores direcionam uma "caneta" de microscópio eletrônico para gravar seu padrão de nanoantena. É crucial que o padrão seja desenhado o mais suavemente possível, pois as imperfeições inibem sua capacidade de captura de luz.

“No final das contas, tivemos que encontrar um projeto que fornecesse um bom desempenho de captura de luz, mas que estivesse dentro do reino dos métodos de fabricação existentes”, disse Lawrence.

Uma aplicação para a qual o componente Stanford pode ser usado é dividir fótons para sistemas de computação quântica. Ao fazer isso, ele criaria fótons emaranhados que permanecem conectados em um nível quântico, mesmo quando distantes. Esse tipo de experimento normalmente exigiria cristais grandes, caros e polidos com precisão, e é muito menos acessível com as tecnologias atuais.

“Com nossos resultados, estamos entusiasmados em olhar para a nova ciência que é possível agora, mas também tentando empurrar os limites do que é possível,” explicou Lawrence.


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