Físicos portugueses mostram que é possível apertar a luz até à espessura de um átomo

(dr) ICFO

Aprisionamento da luz entre camadas de dois materiais bidimensionais

Uma equipa internacional que inclui cientistas da Universidade do Minho estabeleceu o recorde no aprisionamento da luz.

A Universidade do Minho integrou uma equipa internacional que “confinou e guiou a luz pela primeira vez” num espaço de “apenas um átomo de espessura”, possibilitando novas aplicações em lasers, sensores e detetores à nanoescala, anunciou a instituição. “É como se metêssemos a Praça do Rossio na Rua da Betesga”, explica o físico e um dos autores do artigo publicado na Science, Nuno Peres.

“Mostrámos que era possível pegar em algo que normalmente tem dimensões muito grandes e conseguir, de uma maneira inteligente, apertá-lo para caber num sítio onde normalmente não cabia”, refere Nuno Peres, citado pelo Público.

Em comunicado, a Universidade do Minho explica que os cientistas do Centro de Física da academia minhota Nuno Peres e Eduardo Dias criaram “uma espécie de lego à escala atómica com materiais 2D”, juntamente com o Instituto de Ciências Fotónicas de Barcelona (ICFO), o Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) e o apoio do Graphene Flagship, num “consórcio com o maior financiamento europeu de sempre”.

A Eduardo Dias, licenciado e mestre em Física pela Fuminho, devem-se “todos os cálculos teóricos desta investigação, sob supervisão científica de Nuno Peres”, sendo que o estudo iniciou-se na sua tese de mestrado e resultou numa “inovação que abre portas a novas aplicações em lasers, sensores e detetores à nanoescala“.

De acordo com a instituição, “o primeiro transístor media um centímetro há 70 anos e, com a evolução, é agora mil vezes menor do que um fio de cabelo“, sendo que “os cientistas tentam reduzir ao máximo o tamanho dos dispositivos que controlam e guiam a luz, pois esta pode ser um canal de comunicação ultrarrápido.

A academia minhota considera que o desafio presente da ciência “é desenvolver técnicas para confinar a luz em espaços milhões de vezes menores do que os atuais”.

Já se sabia que os metais podem comprimir a luz na escala de comprimento de onda, mas com perdas consideráveis de energia. A equipa, coordenada por Frank Koppens, do ICFO, mudou agora o paradigma.

“Construiu um lego nano-ótico formado por uma monocamada de grafeno (um tipo de carbono), uma monocapa de nitreto de boro hexagonal (isolador) e, por cima, uma série de hastes metálicas, como se fossem colunas romanas. Usou-se o grafeno porque é capaz de “guiar” oscilações de eletrões que interagem fortemente com a luz”, explica o comunicado.

O passo que seguiu baseou-se em enviar luz infravermelha através desse dispositivo, reduzindo até ao limite máximo o espaço entre o grafeno e o metal.

“Com surpresa, a luz continuou a propagar-se de forma livre e eficiente no espaço ocupado por um único átomo, sem perdas de energia, e aplicando uma simples tensão elétrica, podia-se ativar ou desativar essa propagação”, salienta o texto.

Esta descoberta permitirá aplicações em “novos tipos de lasers, sensores, detetores e interruptores óticos ultrapequenos”, além de permitir “explorar a manipulação de luz infravermelha à escala atómica e, ainda, interações extremas entre a luz e a matéria que antes não eram possíveis”.

Este tipo de sensores são os chamados sensores plasmódicos, já que a radiação apertada chama-se radiação plasmódica. Transportando estas aplicações para a vida real, Nuno Peres diz ao Público que atualmente já existem sensores plasmódicos, como alguns testes de gravidez que usam outros materiais plasmódicos como as nanopartículas de ouro.

Segundo o investigador, “quando entra a proteína certa em contacto com a nanopartícula e ela é iluminada por luz, o sensor vai detetar a presença dessa molécula que está em redor das nanopartículas e vai permitir saber se a substância química associada à gravidez está ou não presente”.

Mas esta luz não é tão apertada como a que se conseguiu agora. “Aqui temos exatamente a mesma coisa, mas a uma escala muito mais pequena”, constata o físico.

Nuno Peres, professor catedrático e vice-presidente da Escola de Ciências da UMinho, venceu, entre outros, os prémios “Gulbenkian Ciência”, “Mérito à Investigação da UMinho” e “Seeds of Science”.

Além disso, é o português cujas publicações científicas são as mais citadas internacionalmente, segundo a Clarivate Analytics.

ZAP // Lusa

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