Sensor detecta partículas mil vezes menores que comprimento de onda da luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/08/2024

Esta ilustração esquemática mostra um sensor convencional (esquerda, no modo de onda estacionária) na ausência de perturbações e o novo sensor (direita, no modo de onda progressiva) com dois dispersores dinamicamente móveis.
[Imagem: Y. Zhang et al.- 10.1117/1.APN.3.5.056004]

Sensor de pontos excepcionais

A tecnologia de sensores parece estar vivendo seus dias dourados.

Apenas no último mês, vimos surgir sensores quânticos que podem voltar ao passado, um sensor de um elétron para medir o campo magnético de um planeta inteiro, um sensor quântico para o mundo atômico e até os passos decisivos rumo a uma bússola quântica, considerada a "mãe de todos os sensores".

Agora, uma equipe de Cingapura, China e Espanha apresentou um novo tipo de sensor que atinge níveis de sensibilidade sem precedentes tirando proveito dos chamados pontos excepcionais, que são pontos onde dois modos de luz se juntam e coalescem.

Já existiam sensores baseados nessas singularidades (pontos excepcionais), como os microtoroides de modo de galeria sussurrante (WGM), que apresentam sensibilidade melhor do que os sensores convencionais.

No entanto, esses sensores enfrentam limitações: seus pontos excepcionais são fixados após a fabricação, o que torna difícil ajustá-los durante o uso; e eles geralmente operam dentro de uma faixa de frequência estreita, tendo dificuldade para detectar partículas muito pequenas devido a restrições na força de perturbação e na eficiência de excitação.

Operar com quasipartículas é crucial para ir abaixo do comprimento de onda da luz.
[Imagem: Y. Zhang et al.- 10.1117/1.APN.3.5.056004]

Sensor reconfigurável

Yaoran Zhang e seus colegas inovaram ao propor um novo projeto do sensor que resolve essas limitações incorporando ressonadores de quasipartículas falsos, que simulam o comportamento das quasipartículas (plásmons de superfície localizados), o que gera maior flexibilidade. Suspenso acima de uma linha de microfita e pareado com dois dispersores móveis, essa configuração permite a reconfiguração dinâmica dos estados dos pontos excepcionais em uma ampla faixa de frequência.

Essa adaptabilidade torna o sensor mais robusto a imperfeições de fabricação e aumenta sua capacidade de detectar partículas extremamente pequenas - tão pequenas quanto 0,001 do comprimento de onda da luz usada para fazer a detecção.

Este avanço representa um salto significativo na tecnologia de sensores, oferecendo sensibilidade excepcional para detectar partículas e abrindo novas possibilidades para aplicações em pesquisa científica e na indústria.

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