Laser de som cria terremoto dentro de um chip

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/02/2026

Estrutura do laser acústico baseado em ondas acústicas de superfície.
[Imagem: Alexander Wendt et al. - 10.1038/s41586-025-09950-8]

Chip sísmico

Criar um terremoto dentro de um chip pode parecer uma mera curiosidade científica, mas a ideia tem múltiplas aplicações, do sensoriamento e do processamento de sinais a tecnologias de comunicações avançadas, incluindo chips menores, mais rápidos e mais eficientes.

Alexander Wendt e colegas da Universidade do Colorado, nos EUA, construíram agora sua própria versão de um "chip sísmico" usando um outro conceito inovador, o laser de som, um tipo de laser que não emite partículas de luz (fótons), mas quasipartículas responsáveis pelas vibrações mecânicas (fônons).

É um laser de som baseado em ondas acústicas de superfície, vibrações elásticas que viajam ao longo da superfície dos materiais, como ondulações em um lago. Também conhecidas como ondas de Rayleigh, são ondas de fônons que viajam sobre uma superfície. É uma miniaturização dos terremotos, que geram grandes ondas acústicas de superfície que se propagam pela superfície do planeta, sacudindo edifícios e causando danos.

Acontece que ondas muito, muito menores, são uma parte importante da vida moderna. Em um celular, as ondas acústicas de superfície funcionam como pequenos filtros: Circuitos receptores dentro do celular recebem ondas de rádio provenientes de uma torre e então convertem esses sinais em minúsculas vibrações, o que permite que os chips removam facilmente sinais indesejados e ruídos. Em seguida, o mesmo circuito transforma essas vibrações de volta em ondas de rádio.

Caracterização do laser de fônons.
[Imagem: Alexander Wendt et al. - 10.1038/s41586-025-09950-8]

Como funciona um laser de som

A diferença agora é que a equipe empregou uma nova forma de gerar ondas acústicas de superfície, usando um laser de fônons e integrando tudo em um único chip.

Os dispositivos atuais precisam de dois chips diferentes e uma fonte de energia para gerar essas ondas superficiais. O novo gerador, por sua vez, funciona usando apenas um único chip e pode produzir ondas acústicas em frequências muito mais altas, alimentado diretamente pela bateria.

A peça central do laser de som é uma pequena barra de silício, com cerca de meio milímetro de comprimento. Sobre o silício é aplicada uma fina camada de niobato de lítio, um material piezoelétrico, o que significa que ele vibra ao receber campos elétricos oscilantes, e vice-versa, ou seja, quando ele recebe vibrações mecânicas do "terremoto" ele reconstrói os campos elétricos oscilantes.

Finalmente, a pequena barra de silício recebe uma camada ainda mais fina de arseneto de índio e gálio, um material que, quando submetido a um campo elétrico fraco, consegue acelerar elétrons a velocidades incrivelmente altas. Em conjunto, a estrutura permite que as vibrações na superfície do niobato de lítio interajam diretamente com os elétrons no arseneto de índio e gálio.

As ondas originais são muito fracas, então a equipe explorou o mesmo mecanismo dos lasers, em que fótons ficam rebatendo entre dois espelhos até ganharem energia suficiente. Neste caso, as ondas acústicas avançam, atingem um refletor e depois recuam - cada vez que as ondas avançam, elas se tornam mais fortes; cada vez que recuam, elas enfraquecem um pouco, mas não tanto quanto haviam ganho de energia.

Após vários reflexos, a onda se torna muito grande. O dispositivo então permite que uma pequena parte dessa onda escape por um dos lados, o que é equivalente à forma como a luz laser se acumula e vaza por entre seus espelhos.

É mais ou menos como se você tivesse uma "piscina de ondas", que podem ser liberadas sob demanda.

O dispositivo viabiliza arquiteturas aprimoradas para geração de alta frequência.
[Imagem: Alexander Wendt et al. - 10.1038/s41586-025-09950-8]

Último dominó a ser derrubado

O protótipo gera ondas acústicas de superfície que se propagam a uma taxa de cerca de 1 gigahertz, ou bilhões de vezes por segundo, mas a equipe acredita que poderá facilmente aumentar essa frequência para centenas de gigahertz - os geradores atuais, muito maiores, chegam no máximo a 4 GHz.

Com isto, o novo chip-terremoto permitirá criar aparelhos de comunicação sem fios - como celulares - muito menores, ou com gasto menor de bateria. Em um celular, por exemplo, são diversos chips diferentes que precisam converter ondas de rádio em ondas acústicas de superfície e vice-versa, e fazer isto várias vezes cada vez que você envia uma mensagem de texto, faz uma chamada ou acessa a internet.

"Este laser de fônons era a última peça do dominó que precisávamos derrubar," disse o professor Matt Eichenfield. "Agora podemos literalmente fabricar todos os componentes necessários para um rádio em um único chip, usando o mesmo tipo de tecnologia."

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