Miniaturização da luz rompe escala dos nanômetros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/07/2023

A luz é extremamente confinada em uma nanofenda entre um par de nanofios acoplados.
[Imagem: Zhejiang University Nanophotonics Group]

Luz miniaturizada

Por muito tempo se imaginou que seria impossível comprimir a luz abaixo do chamado limite de difração.

Felizmente, nos últimos 10 anos se viu uma explosão das técnicas agora conhecidas como miniaturização da luz, que estão permitindo deslanchar uma série de áreas, incluindo toda a tecnologia fotônica, processadores de luz, computadores energeticamente mais eficientes e, claro, a computação quântica.

Agora, Liu Yang e colegas da Universidade Zhejiang, na China, levaram essa miniaturização da luz a um novo patamar: Eles conseguiram confinar a luz abaixo da escala dos nanômetros, chegando aos ângstrons.

Um ângstrom (Å) mede 10^-10 metro, o que equivale a 0,1 nanômetro, ou 100 picômetros, sendo a unidade de medida normalmente usada para medir os átomos ou os espaçamentos entre os átomos nos cristais.

(a) Ilustração esquemática do guiamento de onda CNP. (b) Gráfico 3-D da distribuição de intensidade de campo transversal do modo nanofenda.
[Imagem: Yang et al. - doi 10.1117/1.AP.5.4.046003]

Menos reinos da existência

Para levar a miniaturização ao extremo, a equipe construiu uma nova tecnologia de guia de ondas.

A luz viaja de uma fibra óptica comum para um cone de fibras, chegando até um par de nanofios acoplados, uma estrutura conhecida pela sigla em inglês CNP (Coupled-Nanowire-Pair). Dentro do CNP, a luz se transforma, assumindo um modo conhecido como nano-fenda, na prática se transformando em um campo óptico confinado que pode ser tão pequeno quanto uma mera fração de um nanômetro - precisamente 0,3 nm no caso desta demonstração.

Com uma eficiência surpreendente de até 95% e uma alta relação pico-ruído de fundo, esta nova abordagem oferece um novo mundo de possibilidades.

Um campo óptico tão localizado pode interagir com moléculas ou átomos individuais, o que promete avanços nas interações luz-matéria, na nanoscopia, ou microscopia de super-resolução, manipulação de átomos e moléculas e detecção ultrassensível.

"Estamos à beira de uma nova era de descobertas, onde os menores reinos da existência estão ao nosso alcance. A capacidade de projetar sequências espaciais, espectrais e temporais dentro de uma única saída abre possibilidades infinitas," disse o professor Limin Tong, coordenador da equipe.

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