Cientistas criam laser EUV

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/02/2003

Combinando conceitos de radiação eletromagnética e fibra ótica, pesquisadores criaram um feixe de laser na porção extrema do espectro ultravioleta. O novo laser é capaz de produzir luz altamente focada em uma região do espectro eletromagnético até agora não acessível aos cientistas.

Entre 10 e 100 vezes mais curta do que a onda do luz visível, as ondas de luz EUV ("Extreme UltraViolet") irão permitir aos cientistas visualizar características minúsculas e padrões miniatura em baixo relevo, com aplicações em campos como a microscopia, litografia e nanotecnologia.

O feito é baseado em uma nova estrutura chamada "guia de ondas", um tubo oco de vidro com ondulações internas que atraem ondas de luz que viajam a uma mesma velocidade e ajudam as ondas a se reforçarem mutuamente.

O novo feixe tem picos de energia que se aproximam de um megawatt e produz ondas de luz em escala nanométrica. Todo o equipamento utilizado cabe sobre uma mesa.

A equipe de pesquisadores é liderada por Henry Kapteyn e Margaret Murnane da Universidade do Colorado (Estados Unidos). Eles criaram o novo feixe ao disparar um laser de um femtossegundo através do guia de ondas preenchido com gás. Um femtossegundo é igual a um quadrilionésimo de segundo (1/1.000.000.000.000.000).

O intenso feixe de luz literalmente rasga os átomos, resultando em elétrons e íons carregados. O feixe de laser então acelera os elétrons para níveis de alta energia e atira-os de volta nos íons, liberando radiação eletromagnética, neste caso, fótons de comprimentos de onda no espectro EUV.

Algumas das ondas EUV podem ficar fora de fase com o laser, cancelando- se mutuamente e enfraquecendo a intensidade e a coerência do feixe gerado. Entretanto, ao criar ondas no diâmetro do guia de ondas, a equipe fez com que as ondas de luz do laser e o feixe EUV viajassem à mesma velocidade (um resultado chamado concidência de fases).

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"Estas guias de onda são estruturas incrivelmente simples - basicamente um tubo de vidro oco, modulado," disse Murnane. "É como se o feixe de laser surfasse sobre as modulações e fosse freado - da mesma forma que um quebra-molas na estrada diminui a velocidade de um carro de maneira simples e muito eficiente." adicionou ela.

Frear o laser permite que ele viaje à mesma velocidade que a luz EUV e aumenta a eficiência do processo. O resultado é um feixe de fótons bem sincronizado saindo do sistema: radiação eletromagnética acelerada para um comprimento de alta energia.

Em comparação com experimentos semelhantes, "a nova fonte EUV do tipo laser é menor do que qualquer outro laser EUV projetado para comprimentos de onda muito curtos," disse Kapteyn. "O guia de ondas cabe em uma mão e o laser completo cabe em uma mesa." adicionou ele. Além disso, a potência de pico do feixe é mais alta do que qualquer outra fonte de luz nos comprimentos de onda que ele alcança.

Os pesquisadores esperam extender a faixa do laser para o que os cientistas chamam de "water-window", a região do espectro abaixo de 4 nanômetros, quando a luz é perfeita para iluminação de estruturas biológicas. Produzir um feixe nessa região irá permitir aos pesquisadores construir um microscópio para mostrar tecidos vivos em um monitor ou para visualizar objetos em nanoescala.

"Em 10 anos, o laser irá ocupar toda a faixa da região do espectro dos raios-X," prevê Kapteyn. "A luz será utilizada para os microscópios mais precisos que podemos imaginar, permitindo filmes em tempo real da complexa dança dos átomos em reações químicas e em drogas nunca vizualizadas."