Físicos encontram estranhíssimo Anel de Pontos Excepcionais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/09/2015

O anel de pontos excepcionais (em branco) é gerado a partir de um ponto de Dirac (um ponto), alterando a forma cônica normal e a ampulheta resultante, que se transforma em algo mais parecido com um vaso artístico.
[Imagem: Bo Zhen/MIT]

Anel de Pontos Excepcionais

Físicos descobriram um fenômeno tão exótico e incomum que mereceu um nome igualmente curioso: "anel de pontos excepcionais".

Esse fenômeno, nunca observado até agora, poderá ser a base de novos tipos de sensores e dispositivos ópticos, como lasers de alta potência.

Tudo acontece nas bordas dos cones de Dirac, um conceito introduzido pelo físico britânico Paul Dirac, que ganhou importância recentemente por explicar alguns dos estranhos e interessantes fenômenos do grafeno e de seus correlatos.

São dois cones, unidos pelo vértice, formando o desenho de uma ampulheta. De forma muito simplificada, o desenho é a descrição gráfica da energia dos elétrons em um sistema.

Bo Zhen e seus colegas do MIT, nos EUA, mostraram agora que os cones de Dirac podem dar origem não apenas a "pontos excepcionais", mas a um anel de pontos excepcionais.

Pontos excepcionais

Pontos excepcionais são um fenômeno exótico, registrado em materiais igualmente incomuns, que dão origem a comportamentos muito interessantes, inclusive do ponto de vista prático.

Por exemplo, em torno de um ponto excepcional, materiais opacos podem se tornar transparentes, e a luz pode trafegar numa única direção.

No entanto, ninguém havia encontrado uma maneira de tirar proveito desses fenômenos porque os materiais exóticos nos quais eles emergem induzem uma perda que elimina qualquer possibilidade de uso prático.

Zhen e seus colegas conseguiram resolver este problema usando um cristal fotônico que elimina as perdas por absorção. De quebra, ele conseguiu domar não um, mas um anel de pontos excepcionais.

"Em vez da perda por absorção, nós adotamos um mecanismo diferente de perda, a perda por radiação, que não afeta o desempenho do dispositivo. Na verdade, a perda por radiação é útil e necessária em dispositivos como os lasers," explicou o pesquisador.

Laser 10 vezes mais potentes

"Uma possível aplicação importante deste trabalho será na criação de um sistema laser mais potente do que é permitido pelas tecnologias atuais," disse o professor Marin Soljacic, ele próprio envolvido na recente descoberta de uma partícula que pode revolucionar toda a tecnologia.

Se conseguirem tirar proveito prático dos anéis de pontos excepcionais, como acreditam ser possível, os pesquisadores estimam poder multiplicar a potência máxima dos lasers por um fator de 10.

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