Talento

Explorando interações de luz e matéria
Juejun Hu abre as fronteiras da optoeletrônica para imagens biológicas, comunicações e eletrônicos de consumo.
Por David L. Chandler - 02/07/2020


O professor do MIT, Juejun Hu, é especialista em dispositivos ópticos e fotônicos, cujas aplicações incluem melhorar as comunicações de alta velocidade, observar o comportamento das moléculas e desenvolver inovações em eletrônicos de consumo.  Imagem: Denis Paiste

Crescendo em uma pequena cidade na província de Fujian, no sul da China, Juejun Hu foi exposto à engenharia desde tenra idade. Seu pai, formado como engenheiro mecânico, passou sua carreira trabalhando primeiro nesse campo, depois em engenharia elétrica e depois em engenharia civil.

“Ele me deu uma exposição precoce no campo. Ele me trouxe livros e me contou histórias de cientistas e atividades científicas interessantes ”, lembra Hu. Então, quando chegou a hora de ir para a faculdade - na China, os estudantes precisam escolher seu curso superior antes de se matricular - ele escolheu a ciência dos materiais, imaginando que esse campo ultrapassava seus interesses em ciência e engenharia. Ele estudou na Universidade Tsinghua em Pequim.

"Fiquei fascinado com a luz", diz ele, lembrando como começou a trabalhar nesse campo. "Isso tem um impacto tão direto em nossas vidas."


Ele nunca se arrependeu dessa decisão. "De fato, é o caminho a percorrer", diz ele. "Foi uma escolha acidental." Ele continuou seu doutorado em ciência dos materiais no MIT e passou quatro anos e meio como professor assistente na Universidade de Delaware antes de ingressar na faculdade do MIT. No ano passado, Hu conquistou o cargo de professor associado no Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do MIT.

Em seu trabalho no Instituto, ele se concentrou em dispositivos ópticos e fotônicos, cujas aplicações incluem melhorar as comunicações de alta velocidade, observar o comportamento das moléculas, projetar melhores sistemas de imagens médicas e desenvolver inovações em eletrônicos de consumo, como telas e sensores.

"Fiquei fascinado com a luz", diz ele, lembrando como começou a trabalhar nesse campo. "Isso tem um impacto tão direto em nossas vidas."

Agora, Hu está desenvolvendo dispositivos para transmitir informações a taxas muito altas, para data centers ou computadores de alto desempenho. Isso inclui o trabalho em dispositivos chamados diodos ópticos ou isoladores ópticos, que permitem que a luz passe apenas em uma direção, e sistemas para acoplar sinais de luz dentro e fora de chips fotônicos.

Ultimamente, Hu tem se concentrado na aplicação de métodos de aprendizado de máquina para melhorar o desempenho de sistemas ópticos. Por exemplo, ele desenvolveu um algoritmo que melhora a sensibilidade de um espectrômetro, um dispositivo para analisar a composição química de materiais com base em como eles emitem ou absorvem diferentes frequências de luz. A nova abordagem tornou possível reduzir um dispositivo que normalmente requer equipamentos volumosos e caros até a escala de um chip de computador, melhorando sua capacidade de superar ruídos aleatórios e fornecer um sinal limpo.

O espectrômetro miniaturizado permite analisar a composição química das moléculas individuais com algo “pequeno e robusto, para substituir dispositivos grandes, delicados e caros”, diz ele.

Atualmente, grande parte de seu trabalho envolve o uso de metamateriais, que não ocorrem na natureza e são sintetizados geralmente como uma série de camadas ultrafinas, tão finas que elas interagem com os comprimentos de onda da luz de maneiras novas. Isso pode levar a componentes para geração de imagens biomédicas, vigilância de segurança e sensores em eletrônicos de consumo, diz Hu. Outro projeto em que ele está trabalhando envolveu o desenvolvimento de um tipo de lente de zoom óptico baseada em metamateriais, que não usa partes móveis.

Hu também está buscando maneiras de tornar sistemas fotônicos e fotovoltaicos flexíveis e elásticos, em vez de rígidos, e torná-los mais leves e compactos. Isso poderia permitir instalações em locais que de outra forma não seriam práticos. "Estou sempre procurando novos projetos para iniciar um novo paradigma na óptica, [para produzir] algo que seja menor, mais rápido, melhor e com menor custo", diz ele.

Hu diz que o foco de sua pesquisa atualmente é principalmente de materiais amorfos - cujos átomos são arranjados aleatoriamente em oposição às treliças ordenadas das estruturas cristalinas - porque os materiais cristalinos foram muito bem estudados e compreendidos. Quando se trata de materiais amorfos, "nosso conhecimento é amorfo", diz ele. "Há muitas novas descobertas no campo."

A esposa de Hu, Di Chen, que ele conheceu quando ambos estavam na China, trabalha no setor financeiro. Eles têm filhas gêmeas, Selena e Eos, de 1 ano de idade, e um filho Helius, de 3 anos. Qualquer que seja o tempo livre que ele tenha, diz Hu, ele gosta de passar as coisas com seus filhos.

Lembrando por que ele foi atraído pelo MIT, ele diz: "Eu gosto dessa cultura de engenharia muito forte". Ele gosta especialmente do forte sistema de suporte do MIT para trazer novos avanços para fora do laboratório e para a aplicação no mundo real. "Isso é o que eu acho realmente útil." Quando novas ideias saem do laboratório, "eu gosto de vê-las encontrar utilidade real", acrescenta ele.

 

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