Cores da luz são separadas por antena

Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/09/2011

A nanoantena funciona como um roteador para a luz vermelha e azul devido às diferentes propriedades ópticas das nanopartículas de ouro e de prata.
[Imagem: Timur Shegai]

Antena que divide luz

Prismas que dividem a luz em seus diversos componentes são bem-conhecidos dos alunos das aulas de ciências.

Mas agora cientistas conseguiram separar as cores azul e vermelha de um feixe de luz usando uma antena.

O mais inusitado é que a antena - a rigor uma nanoantena - envia os feixes azuis e vermelhos em direções opostas mesmo sendo menor do que o comprimento de onda da luz.

A descoberta permitirá a construção de sensores capazes de detectar gases ou biomoléculas em concentrações muito menores do que é possível hoje - até mesmo moléculas individuais - incluindo sensores ultra-miniaturizados no interior de biochips.

Antena bimetálica

Uma estrutura menor do que o comprimento de onda da luz visível - entre 390 e 770 nanômetros - não deveria ser capaz de alterar o comportamento de um feixe de luz.

Mas a nanoantena, que mede pouco mais de 20 nanômetros, faz exatamente isso, e faz muito bem.

O truque foi construir a nanoantena com uma composição assimétrica de materiais, criando alterações de fase óptica.

Oscilação plasmônica

A nanoantena consiste em duas nanopartículas, uma de ouro e outra de prata, postas sobre uma superfície de vidro, separadas uma da outra por uma distância de 20 nanômetros.

"As nanopartículas de ouro e de prata têm propriedades ópticas diferentes, em particular diferentes ressonâncias plasmônicas," explica o Dr. Timur Shegai, da Universidade de Tecnologia Chalmers, na Suécia.

Essa ressonância plasmônica significa que os elétrons livres na superfície das duas nanopartículas - os chamados plásmons de superfície - oscilam fortemente em sintonia com a frequência da luz que incide sobre elas.

É essa oscilação, que recentemente permitiu que outro grupo de cientistas jogasse pingue-pongue com elétrons, que afeta a propagação da luz, mesmo sendo a antena tão pequena.

Sensores ópticos

O campo da nanoplasmônica está avançando rapidamente, permitindo controlar o comportamento da luz em nanoescala usando nanoestruturas metálicas - ranhuras na superfície de um metal, por exemplo.

Mas esta técnica - usar uma composição assimétrica de materiais - é inteiramente nova, podendo ter uma ampla gama de aplicações.

"Um exemplo [de aplicação] são os sensores ópticos, onde você pode usar os plásmons para construir sensores tão sensíveis que eles poderão detectar concentrações muito baixas de toxinas ou substâncias sinalizadoras," afirma o Dr. Mikael Kall, coautor da pesquisa.

"Isso pode incluir a detecção de moléculas individuais em uma amostra, por exemplo para diagnosticar doenças em estágio inicial, o que facilita o início rápido do tratamento," prevê o cientista.

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