Energia

Massa negativa traz nova forma de gerar laser

Massa negativa traz nova forma de gerar laser
A luz confinada interage com uma camada atômica de semicondutor para criar partículas com massa negativa.[Imagem: Michael Osadciw/University of Rochester]

Massa negativa

A quase totalidade dos objetos reage de maneira previsível quando uma força é aplicada a eles. Mas, recentemente, descobriu-se que é possível criar objetos com massa negativa, objetos que reagem exatamente do modo oposto ao que você esperaria - você tenta atraí-los e eles vão para a frente, você tenta empurrá-los e eles vão na sua direção.

Agora, físicos conseguiram criar partículas com massa negativa no interior de um material semicondutor de espessura atômica, fazendo-o interagir com luz confinada em uma microcavidade óptica - o mesmo sistema usado em larga escala para criar raios laser.

"Isso por si só é interessante e entusiasmante da perspectiva da física. Mas também resulta que o dispositivo que criamos apresenta uma maneira de gerar luz laser com uma quantidade incrementalmente pequena de energia," contou o professor Nick Vamivakas, da Universidade de Rochester, nos EUA.

Trava o cérebro

O dispositivo consiste em dois espelhos que criam uma microcavidade óptica, que confina fótons de diferentes cores, dependendo do quanto os espelhos estão espaçados entre si.

Sajal Dhara e Chitraleema Chakraborty então incorporaram o semicondutor disseleneto de molibdênio, com espessura de uma única camada atômica, dentro da microcavidade. O semicondutor foi colocado de tal forma que sua interação com a luz resulta na criação de quasipartículas chamadas excitons, que então se combinam com os fótons da luz para formar outras quasipartículas, chamadas polaritons.

"Fazendo com que um exciton desista de parte de sua identidade para um fóton, para criar uma polariton, ficamos com um objeto que tem uma massa negativa associada a ele. Isso trava o cérebro só de pensar, porque se você tentar empurrá-lo ou puxá-lo, ele irá na direção oposta do que sua intuição indica," explicou Vamivakas.

Laser e física básica

Embora as aplicações práticas ainda tenham que ser desenvolvidas, o dispositivo é fundamentalmente um laser funcionando em escala subatômica, o que deverá atrair a atenção de vários grupos de pesquisas, por exemplo, no campo dos circuitos integrados fotônicos.

E há também as implicações da criação de uma massa negativa para a física, algo que ainda está longe de ser totalmente compreendido. "Estamos idealizando meios de aplicar empurrões e puxões - talvez aplicando um campo elétrico ao longo do dispositivo - e depois estudar como esses polaritons se movem no dispositivo sob aplicação de força externa," adiantou Vamivakas.

Bibliografia:

Anomalous dispersion of microcavity trion-polaritons
Sajal Dhara, Chitraleema Chakraborty, K. M. Goodfellow, Liangyu Qiu, Trevor A. O’Loughlin, Gary W. Wicks, Subhro Bhattacharjee, A. N. Vamivakas
Nature Physics
DOI: 10.1038/nphys4303




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