Tecnologia Científica

Ligar e desligar o nanolight
A descoberta é um passo importante para o controle da nanolight, que é uma luz que pode acessar as menores escalas de comprimento imagináveis.
Por Carla Cantor, - 04/02/2021

Um gás opticamente excitado de portadores eletrônicos confinados aos planos do disseleneto de tungstênio semicondutor van-der Waals em camadas é mostrado. A resposta hiperbólica conseqüente permite a passagem de nanolight. Crédito: Ella Maru Studio


Uma equipe de pesquisadores liderada pela Columbia University desenvolveu uma plataforma exclusiva para programar um cristal em camadas, produzindo recursos de imagem além dos limites comuns sob demanda.

A descoberta é um passo importante para o controle da nanolight, que é uma luz  que pode acessar as menores escalas de comprimento imagináveis. O trabalho também fornece insights para o campo do processamento óptico de informações quânticas, que visa resolver problemas difíceis em computação e comunicações.  

"Fomos capazes de usar microscopia em nanoescala ultrarrápida para descobrir uma nova maneira de controlar nossos cristais com luz, ligando e desligando propriedades fotônicas indescritíveis", disse Aaron Sternbach, pesquisador de pós-doutorado em Columbia que é o investigador principal do estudo. "Os efeitos são de curta duração, durando apenas trilionésimos de segundo, mas agora somos capazes de observar esses fenômenos claramente." 

A pesquisa foi publicada em 4 de fevereiro na revista Science .

"Os pulsos de laser nos permitiram criar um novo estado eletrônico neste semicondutor prototípico, mesmo que apenas por alguns pico-segundos", disse ele. "Esta descoberta nos coloca no caminho para as fases quânticas opticamente programáveis ​​em novos materiais."


A natureza estabelece um limite para a intensidade do foco da luz. Mesmo em microscópios, dois objetos diferentes que estão mais próximos do que esse limite parecem ser um. Mas dentro de uma classe especial de materiais cristalinos em camadas - conhecidos como cristais van de Waals - essas regras podem, às vezes, ser quebradas. Nestes casos especiais, a luz pode ser confinada sem qualquer limite nestes materiais, tornando possível ver com clareza até os menores objetos.

Em seus experimentos, os pesquisadores de Columbia estudaram o cristal de van der Waals denominado disseleneto de tungstênio, que é de grande interesse por sua integração potencial em tecnologias eletrônicas e fotônicas devido à sua estrutura única e fortes interações com a luz. 

Quando os cientistas iluminaram o cristal com um pulso de luz, eles foram capazes de alterar a estrutura eletrônica do cristal . A nova estrutura, criada pelo evento de comutação óptica, permitiu que algo muito incomum ocorresse: detalhes superfinos, em nanoescala, poderiam ser transportados através do cristal e fotografados em sua superfície.

O relatório demonstra um novo método para controlar o fluxo de luz do nanolight. A manipulação óptica em nanoescala, ou nanofotônica, se tornou uma área crítica de interesse à medida que os pesquisadores buscam maneiras de atender à crescente demanda por tecnologias que vão muito além do que é possível com a fotônica e a eletrônica convencionais.

Dmitri Basov, professor de física de Higgins na Universidade de Columbia e autor sênior do artigo, acredita que as descobertas da equipe irão desencadear novas áreas de pesquisa em matéria quântica.

"Os pulsos de laser nos permitiram criar um novo estado eletrônico neste semicondutor prototípico, mesmo que apenas por alguns pico-segundos", disse ele. "Esta descoberta nos coloca no caminho para as fases quânticas opticamente programáveis ​​em novos materiais."

 

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