Nanoantenas expandem possibilidades de inovações ópticas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2012

As nanoantenas plasmônicas são minúsculas, só podendo ser vistas por microscópio eletrônico.
[Imagem: Birck Nanotechnology Center/Purdue University]

Novas leis da óptica

Há menos de dois meses, um grupo de cientistas de Harvard descobriu uma técnica bizarra para alterar as leis da óptica.

Aquele trabalho modificou a chamada lei de Snell, uma fórmula que tentava descrever como a luz se reflete e refrata - como ela se curva - ao passar de um material para outro.

As ondas de luz têm picos e vales, como as ondas se propagando sobre a água. Esses picos e vales são definidos por uma propriedade conhecida como fase.

Até o trabalho do grupo de Harvard, considerava-se que a luz não poderia sofrer mudanças abruptas de fase ao passar de um material para outro.

Contudo, demonstrou-se que isso podia ser feito por meio de uma interface artificial, projetada e construída para lidar apropriadamente com as ondas de luz.

Matriz de antenas

Agora, Vladimir Shalaev e seus colegas da Universidade Purdue, nos Estados Unidos, tiraram proveito daquela descoberta e criaram uma forma aprimorada para controlar a mudança de fase da luz conforme ela passa de um material para outro.

"Ao mudar abruptamente a fase, nós podemos modificar dramaticamente a forma como a luz se propaga, e isso abre a possibilidade de muitas aplicações práticas," diz o Dr. Shalaev.

Entre essas possíveis aplicações práticas estão inovações no campo da óptica, como microscópios mais poderosos, telecomunicações e computadores ópticos.

Enquanto os pesquisadores de Harvard haviam usado nanoantenas para manipular a luz, o grupo de Shalaev usou as nanoantenas como componente de uma estrutura maior, um metamaterial.

A matriz de nanoantenas manipula a luz com comprimento de onda entre 1 e 1,9 micrômetro, o que inclui toda a faixa usada em transmissão de dados por fibra óptica.

"O infravermelho próximo, especificamente o comprimento de onda de 1,5 micrômetro, é essencial para telecomunicações," diz Shalaev. "A informação é transmitida através das fibras ópticas usando esse comprimento de onda, o que torna essa inovação de interesse prático para avanços em telecomunicações."

Amplo espectro

A matriz de nanoantenas também demonstrou que a descoberta da equipe de Harvard não era uma mera curiosidade, restrita a um determinado comprimento de onda.

Na verdade, o efeito parece atingir uma enorme largura de banda.

Isto é ainda mais interessante do ponto de vista tecnológico, abrindo a possibilidade de usar as nanoantenas para dirigir e dar forma a feixes de laser e usar a luz para processar informações no interior de nanocircuitos, apenas para citar algumas possibilidades.

Nanoantenas plasmônicas

As nanoantenas são estruturas em formato de V, feitas de ouro, e montadas sobre uma pastilha de silício.

Essencialmente o conjunto forma um metamaterial, uma estrutura artificial capaz de lidar com a luz de formas inusitadas.

Este tipo específico de metamaterial pertence à classe das chamadas estruturas plasmônicas, que conduzem nuvens de elétrons pela superfície de metais, os chamados plásmons de superfície.

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