Criado primeiro maser semicondutor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/08/2026

O princípio do maser semicondutor: Um laser excita o componente magnético dos átomos no semicondutor, produzindo radiação de micro-ondas coerente.
[Imagem: Andreas Gottscholl/Andreas Sperlich/Universitat Wurzburg]

Um laser de micro-ondas

Antes dos lasers, existiram os masers, uma versão que, em vez de luz visível, opera na faixa das micro-ondas. Contudo, ao contrário dos seus irmãos de luz, que se tornaram indispensáveis no dia a dia e nas pesquisas científicas, os masers até agora quase não encontraram aplicações práticas.

A principal dificuldade é que, para funcionar, o maser (sigla em inglês para amplificação de micro-ondas por emissão estimulada de radiação) exige condições técnicas pesadas, como temperaturas próximas do zero absoluto, ou aparatos muito complexos para serem práticos.

Mas isto pode estar prestes a mudar, graças ao trabalho de Andreas Gottscholl e colegas da Universidade de Wurzburgo, na Alemanha, que deram um passo crucial rumo aos masers práticos.

Repetindo os passos do seu irmão mais novo de sucesso, acaba de ser criado o primeiro maser semicondutor de carbeto de silício, que opera continuamente, mesmo acima da temperatura ambiente.

O carbeto de silício já é amplamente utilizado em eletrônica de potência e está prontamente disponível para uso industrial, tornando o material particularmente atraente para transformar a prova de conceito fundamental de laboratório em masers compactos e integráveis no futuro.

O maser também abre novas possibilidades para medições de campo magnético de alta precisão, com sensibilidade na faixa dos 20 picoteslas, cerca de um milhão de vezes mais fraco que o campo magnético da Terra.
[Imagem: Andreas Gottscholl et al. - 10.1038/s41467-026-75446-2]

Maser semicondutor

Dentro da estrutura cristalina do carbeto de silício, os pesquisadores criaram defeitos atômicos deliberadamente, removendo átomos de silício. Esses defeitos possuem estados de spin quântico bem definidos, que podem ser excitados seletivamente por meio da luz.

"Tirando proveito desses spins, transformamos o carbeto de silício em um material que interage ativamente com micro-ondas," explicou Gottscholl. "Usando luz, podemos levar os spins a um estado excitado no qual eles emitem radiação de micro-ondas coerente ou até mesmo amplificá-la."

Para que o efeito se torne suficientemente forte, o maser - assim como um laser - precisa de um ressonador, que funciona de maneira semelhante a um balanço: Apenas oscilações de micro-ondas na frequência correta se acumulam e são amplificadas cada vez mais. Foi justamente o aumento do fator de qualidade do ressonador que tornou possível a operação contínua do maser em temperatura ambiente.

A meta agora passa a ser chegar aos diodos maser acionados eletricamente integrados em um chip. Teoricamente é possível, já que os estados de spin no carbeto de silício podem ser excitados não apenas opticamente, mas também eletricamente.

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