480: Físicos portugueses mostram que é possível apertar a luz até à espessura de um átomo

(dr) ICFO
Aprisionamento da luz entre camadas de dois materiais bidimensionais

Uma equipa internacional que inclui cientistas da Universidade do Minho estabeleceu o recorde no aprisionamento da luz.

A Universidade do Minho integrou uma equipa internacional que “confinou e guiou a luz pela primeira vez” num espaço de “apenas um átomo de espessura”, possibilitando novas aplicações em lasers, sensores e detectores à nano-escala, anunciou a instituição. “É como se metêssemos a Praça do Rossio na Rua da Betesga”, explica o físico e um dos autores do artigo publicado na Science, Nuno Peres.

“Mostrámos que era possível pegar em algo que normalmente tem dimensões muito grandes e conseguir, de uma maneira inteligente, apertá-lo para caber num sítio onde normalmente não cabia”, refere Nuno Peres, citado pelo Público.

Em comunicado, a Universidade do Minho explica que os cientistas do Centro de Física da academia minhota Nuno Peres e Eduardo Dias criaram “uma espécie de lego à escala atómica com materiais 2D”, juntamente com o Instituto de Ciências Fotónicas de Barcelona (ICFO), o Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) e o apoio do Graphene Flagship, num “consórcio com o maior financiamento europeu de sempre”.

A Eduardo Dias, licenciado e mestre em Física pela Fuminho, devem-se “todos os cálculos teóricos desta investigação, sob supervisão científica de Nuno Peres”, sendo que o estudo iniciou-se na sua tese de mestrado e resultou numa “inovação que abre portas a novas aplicações em lasers, sensores e detectores à nano-escala“.

De acordo com a instituição, “o primeiro transístor media um centímetro há 70 anos e, com a evolução, é agora mil vezes menor do que um fio de cabelo“, sendo que “os cientistas tentam reduzir ao máximo o tamanho dos dispositivos que controlam e guiam a luz, pois esta pode ser um canal de comunicação ultra-rápido.

A academia minhota considera que o desafio presente da ciência “é desenvolver técnicas para confinar a luz em espaços milhões de vezes menores do que os actuais”.

Já se sabia que os metais podem comprimir a luz na escala de comprimento de onda, mas com perdas consideráveis de energia. A equipa, coordenada por Frank Koppens, do ICFO, mudou agora o paradigma.

“Construiu um lego nano-óptico formado por uma mono-camada de grafeno (um tipo de carbono), uma mono-capa de nitreto de boro hexagonal (isolador) e, por cima, uma série de hastes metálicas, como se fossem colunas romanas. Usou-se o grafeno porque é capaz de “guiar” oscilações de electrões que interagem fortemente com a luz”, explica o comunicado.

O passo que seguiu baseou-se em enviar luz infravermelha através desse dispositivo, reduzindo até ao limite máximo o espaço entre o grafeno e o metal.

“Com surpresa, a luz continuou a propagar-se de forma livre e eficiente no espaço ocupado por um único átomo, sem perdas de energia, e aplicando uma simples tensão eléctrica, podia-se activar ou desactivar essa propagação”, salienta o texto.

Esta descoberta permitirá aplicações em “novos tipos de lasers, sensores, detectores e interruptores ópticos ultra-pequenos”, além de permitir “explorar a manipulação de luz infravermelha à escala atómica e, ainda, interacções extremas entre a luz e a matéria que antes não eram possíveis”.

Este tipo de sensores são os chamados sensores plasmódicos, já que a radiação apertada chama-se radiação plasmódica. Transportando estas aplicações para a vida real, Nuno Peres diz ao Público que actualmente já existem sensores plasmódicos, como alguns testes de gravidez que usam outros materiais plasmódicos como as nano-partículas de ouro.

Segundo o investigador, “quando entra a proteína certa em contacto com a nano-partícula e ela é iluminada por luz, o sensor vai detectar a presença dessa molécula que está em redor das nano-partículas e vai permitir saber se a substância química associada à gravidez está ou não presente”.

Mas esta luz não é tão apertada como a que se conseguiu agora. “Aqui temos exactamente a mesma coisa, mas a uma escala muito mais pequena”, constata o físico.

Nuno Peres, professor catedrático e vice-presidente da Escola de Ciências da UMinho, venceu, entre outros, os prémios “Gulbenkian Ciência”, “Mérito à Investigação da UMinho” e “Seeds of Science”.

Além disso, é o português cujas publicações científicas são as mais citadas internacionalmente, segundo a Clarivate Analytics.

ZAP // Lusa

Por ZAP
21 Abril, 2018

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