O menor Laser do mundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/10/2002

Medindo apenas 100 nanômetros de diâmetro o novo laser emite pulsos de luz ultravioleta.
[Imagem: Peidong Yang]

Laser de óxido de zinco

O menor laser do mundo foi construído por uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley (Estados Unidos).

Ele é tão pequeno que, para ser visto, é necessário a utilização de um poderoso microscópio eletrônico. Medindo apenas 100 nanômetros de diâmetro, o dispositivo emite pulsos de luz ultravioleta.

O nanolaser é um cristal puro de óxido de zinco que cresce verticalmente em estrutura alinhadas como as cerdas de uma escova. Estas "cerdas" variam de 2 a 10 micrômetros de comprimento, dependendo de quanto tempo se permite que o processo de crescimento atue.

Para se ter uma idéia das dimensões, os menores lasers de estado sólido hoje em uso são construídos de finíssimos filmes de arseneto de gálio ou de nitreto de gálio, e medem vários micrômetros de espessura. Um cabelo humano típico mede cerca de 100 micrômetros de diâmetro.

Nanofios emissores de luz

"A possibilidade de produzir estruturas densas de nanofios emissores de luz poderá abrir uma grande quantidade de aplicações possíveis para as quais dispositivos de arseneto de gálio atualmente não servem." disse o professor Peidong Yang, líder dos pesquisadores.

Para produzir os nanofios, a equipe utilizou uma técnica padrão de crescimento de cristais, na qual uma substância cristalina cresce sobre a superfície de outra substância cristalina. Neste caso, cristais de safira, recobertos por uma fina camada de ouro, foram mergulhados em um gás quente de óxido de zinco.

O filme de ouro serviu como um catalisador e, em cerca de 10 minutos, milhões de nanofios de óxido de zinco se formaram em padrões sobre a safira.

Bombeamento óptico

Para produzir a luz, os pesquisadores utilizaram um processo chamado "bombeamento óptico".

Trabalhando em temperatura ambiente, os nanofios de óxido de zinco foram iluminados com a luz visível de um laser comum. A luz excitou as moléculas de óxido de zinco, fazendo-as emitir fótons.

Os nanofios são hexagonais e possuem superfícies perfeitamente planas nas extremidades. Estas superfícies agem como espelhos e fazem com que os fótons emitidos fiquem saltando entre as extremidades dos nanofios. Esta luz refletida se torna suficientemente amplificada para escapar do nanofio em uma explosão de luz ultravioleta.

Os pesquisadores esperam agora integrar os nanofios em circuitos eletrônicos. Eletrodos conectados às extremidades dos nanofios poderão estimular a emissão de fótons a partir de elétrons.

Quando esta etapa estiver concluída, várias aplicações poderão se beneficiar desta descoberta. Entre elas a fotônica, utilização da luz para transmissão e processamento ultra-rápido de dados, e os chip-laboratórios, um microprocessador equipado com sensores e fontes de luz nanométricas capazes de efetuar análises químicas e biológicas instantaneamente.