Comunicação por luz pelo ar promete wi-fi de alta velocidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/02/2021

Esquema das nanoantenas de luz, cubos metálicos que operam em conjunto com corantes fluorescentes (embaixo).
[Imagem: Andrew Traverso/Duke University]

Comunicação por luz sem fibra óptica

A luz pode transmitir muito mais dados no mesmo tempo do que as ondas de rádio - é por isso que as fibras ópticas substituíram os tradicionais fios de cobre nas transmissões de média e longa distância.

Mas livrar-se da fibra óptica, viabilizando a transmissão de dados por luz ao ar livre, não tem sido um alvo fácil porque, com outras luzes por todos os lados, é difícil saber o que é dado e o que deveria ser só iluminação.

Em termos mais técnicos, a grande dificuldade está na construção dos fotodetectores, as "antenas de luz", que precisam ter alta eficiência e direcionalidade, para não capturar luzes espúrias.

Em vez de ser unidirecional, porém, seria muito mais eficiente se um fotodetector pudesse capturar luz de diferentes direções ao mesmo tempo. Muita gente já pensou nisso, mas o problema é que, sempre que se tenta aumentar o tamanho do sensor óptico, ele fica mais lento, anulando os ganhos na velocidade de comunicação.

Agora, Andrew Traverso e seus colegas do Laboratório de Conectividade da Internet.org parecem ter finalmente superado esse desafio.

Antenas de luz

Traverso foi buscar uma solução no campo da plasmônica, uma tecnologia que usa ondulações nos elétrons de um metal geradas pela incidência de um feixe de luz - essas ondulações são conhecidas como plásmons de superfície. Medindo-se a onda eletrônica é então possível "decodificar" a luz que o gerou.

Micrografia das antenas reais.
[Imagem: Andrew Traverso/Duke University]

Cada sensor de luz é um cubo de prata de 60 nanômetros de largura. Só que, em vez de construir uma única antena, o pesquisador construiu milhares delas, espaçadas umas das outras por uma distância média de 200 nanômetros. Esses nanocubos ficam a apenas sete nanômetros acima de uma fina camada de prata, espaçada por um revestimento de polímero que é preenchido com quatro camadas de corante fluorescente.

Os nanocubos interagem com a base de prata de uma forma que aumenta as capacidades fotônicas do corante fluorescente, causando um aumento de 910 vezes na fluorescência geral e um aumento de taxa de emissão de 133 vezes. A antena super rápida também pode capturar luz de um campo de visão de 120 graus e convertê-la em uma fonte direcional com uma eficiência geral recorde de 30%.

Em resumo, o efeito geral é a capacidade de capturar luz de um grande campo de visão e afunilá-la em um cone estreito, sem perder velocidade.

"Os efeitos plasmônicos sempre foram conhecidos por perder muita eficiência em uma grande área," disse Traverso. "Mas nós mostramos que você pode pegar recursos atraentes de emissão ultrarrápida de um dispositivo em nanoescala e recriá-lo em escala macroscópica."

Comprovado o princípio de funcionamento, a equipe agora vai trabalhar na construção de um protótipo com um campo de visão de 360 graus.

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