Caos prova ser superior à ordem

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/05/2013

O efeito foi confirmado em esferas simples, espelhadas internamente: quando elas foram amassadas, passaram a armazenar muito mais luz.
[Imagem: Liu et al./ Nature Photonics]

Armazenamento caótico de luz

Uma equipe internacional de cientistas demonstrou que o caos pode superar a ordem - pelo menos quando o assunto é o armazenamento de luz.

A pesquisa envolveu um estudo de cavidades ópticas - dispositivos também conhecidos como ressonadores ópticos - que têm a capacidade de armazenar luz, que fica presa refletindo-se entre conjuntos de espelhos.

A surpresa veio quando foram usados, não espelhos quase perfeitos, como geralmente se procura fazer, mas espelhos deformados.

Surpreendentemente, os caminhos de luz caóticos gerados pela reflexão nos espelhos deformados permitiram o armazenamento de muito mais luz do que usando os caminhos bem ordenados gerados por espelhos precisos.

Os pesquisadores demonstraram um aumento de seis vezes na energia armazenada no interior de uma cavidade caótica, em comparação com uma equivalente clássica com o mesmo volume.

Aplicações da coleta de luz

O trabalho terá importantes aplicações em vários ramos da física básica e da tecnologia, incluindo a óptica quântica e o processamento de sinais ópticos usados na internet, onde a luz precisa ser armazenada por períodos curtos para facilitar as operações lógicas, e também para otimizar a interação luz-matéria.

As células solares também podem se beneficiar, já que capturar mais luz melhora sua capacidade para gerar eletricidade. Quanto mais tempo a luz fica presa na célula solar, maior é a probabilidade de que ela seja absorvida, excitando elétrons e criando eletricidade.

"O conceito por trás desses ressonadores caóticos de banda larga para aplicações de coleta de luz é muito profundo e complexo. Acho fascinante que, ainda que tenhamos usado técnicas estado da arte de fabricação para provar isso, essa ideia pode de fato ser facilmente aplicada ao mais simples dos sistemas," disse o Dr. Andrea Di Falco, da Universidade de St. Andrews.

De fato, o efeito foi confirmado em esferas simples, espelhadas internamente: quando elas foram amassadas, passaram a armazenar muito mais luz.

O projeto, que envolveu pesquisadores da Universidade de Bolonha, na Itália, foi iniciado pelo professor Andrea Fratalocchi, da Arábia Saudita, que desenvolveu a teoria por trás da captação caótica de luz.

Ordem no caos

O caos, a desordem e a imprevisibilidade são comportamentos que permeiam todos os fenômenos naturais.

Ainda assim, a maioria dos sistemas construídos pelo homem tenta evitar esses efeitos, geralmente assumindo que o caos diminui o desempenho dos nossos aparelhos.

Aos poucos, porém, indo fundo o bastante, os físicos têm descoberto uma ordem intrínseca no caos, constatando, por exemplo, a suave geometria do caos quântico, e até mesmo modelado a "ordem que impera no caos".

Uma das primeiras aplicações práticas encontradas por essas teorias foi na robótica:

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