Energia

Radiação Terahertz: luz 20.000 vezes mais brilhante

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/02/2003

Radiação Terahertz

Cientistas dos Laboratórios Jefferson (Estados Unidos) conseguiram emitir uma nova forma de luz, chamada de radiação terahertz, que é cerca de 20.000 vezes mais brilhante do que a mais poderosa até agora conseguida. A experiência foi feita com a utilização de um FEL ("Free-Electron Laser" - laser sem elétrons) do laboratório.

Por mais de uma década, cientistas do mundo todo têm estudado a luz na região do terahertz, procurando formas mais eficientes para gerá-la e utilizá-la. A luz na região do terahertz é também conhecida como raios T. Em inglês são comuns os termos T-ray, T-light e T-lux.

O nome "radiação terahertz" advém da freqüência da radiação gerada - a própria luz - que é da ordem de 1 trilhão de oscilações por segundo. O comprimento de onda correspondente é de alguns décimos de milímetro. A radiação terahertz está localizada no espectro da radiação eletromagnética, entre a porção superior das microondas (comprimento de onda na faixa dos milímetros) e a porção inferior do infravermelho (comprimento de onda na faixa de centésimos de milímetro). É também chamada de infravermelho distante.

Hiato da luz

A rigor, a luz terahertz constitui-se em um hiato na ciência da luz e da energia. Ela habita uma região do espectro eletromagnético que ainda não é totalmente entendido pelos cientistas. Agora que uma forma de gerá-la com alta potência foi demonstrada, a radiação terahertz pode potencialmente estender e ampliar largamente as tecnologias baseadas em ondas que foram desenvolvidos nos últimos 150 anos: do telégrafo, rádio e raios X até computadores e telefones celulares

A Picometrix, uma empresa nascente, da qual faz parte a Toshiba, começou a comercializar sistemas Terahertz de baixa potência. Alguns hospitais já estão testando a nova luz como ferramenta para detecção de câncer de pele.

Mas até agora, nenhum método de geração de luz terahertz tinha conseguido mais do que dois milésimos de watt de potência. A equipe do Dr. Williams conseguiu extrair quase 20 watts, cerca de 20.000 vezes mais. "Pense em uma vela e então imagine um refletor," disse Williams.

A radiação terahertz é não ionizante e divide com as microondas a capacidade de penetrar em uma ampla variedade de materiais não condutores. Mas, não importando quão forte ela seja, a luz terahertz não consegue penetrar em metal ou mesmo na água. Desta forma, ela não poderá ser utilizada para inspecionar containers desembarcando de navios ou ser utilizada em diagnósticos profundos no corpo humano. "Entretanto," disse Williams, "a crescente atenção dada à luz terahertz é como o que aconteceu um século atrás com os raios X - só que a luz terahertz terá uma gama de aplicações muito mais ampla. A tarefa agora é desenvolver esses usos."

Aplicações da radiação terahertz

Entre os possíveis benefícios, a descoberta abre caminho para uma série de melhorias tecnológicas em diversos campos:

construção de dispositivos mais eficientes para a detecção de armamentos, explosivos escondidos e minas explosivas.
melhores imagens em equipamentos médicos e aumento da produtividade em estudos de dinâmica das células e genética.
localização, em tempo real, de "assinaturas" de materiais químicos e biológicos escondidos em envelopes, bagagens etc.
melhor caracterização de semicondutores
aumento da banda de freqüência disponível para comunicações sem fio.

Para produzir, pela primeira vez, radiação terahertz intensa, os cientistas utilizaram o fato de que o LINAC ("linear accelerator") do laser utilizado é abastecido com pacotes de elétrons medindo alguns poucos décimos de milímetro de comprimento, tamanho comparável ao comprimento de onda da radiação terahertz. Ao se projetar qualquer feixe energético de elétrons através de um campo magnético faz-se com que o feixe emita radiação, chamada radiação síncrotron, um processo que é grandemente incrementado quando o comprimento dos pacotes de elétrons é tão ou mais curto do que o comprimento de onda no qual se está interessado.

Cerca de 10 anos atrás, Williams escreveu um artigo propondo um método para gerar grandes quantidades de luz terahertz. Em meados dos anos 1990 ele começou o desenvolvimento do Laser de Elétrons Livres dos Laboratórios Jefferson. Em 2000 ele transferiu-se definitivamente do Laboratório Nacional Brookhaven para os Laboratórios Jefferson. "Nós não criamos algo novo," explica Williams. "A luz terahertz sempre esteve no interior da cavidade selada a vácuo do feixe do FEL. Nós apenas imaginamos como abrir a cavidade, colocar uma janela para que a luz saísse e como medi-la."

Williams e seus colegas apresentaram os resultados de suas pesquisas em uma conferência sobre radiação terahertz em Dezembro de 2001. O experimento apresentado transformou-se em um artigo, logo apresentado à revista Nature. Mas, como se trata de uma área de pesquisa muito nova, somente agora o artigo foi aceito para publicação.