O menor laser semicondutor do mundo, capaz de gerar luz vis\u00edvel em um espa\u00e7o menor do que o tamanho de uma \u00fanica mol\u00e9cula de prote\u00edna, acaba de ser produzido por um grupo de pesquisadores dos Estados Unidos e da China. <\/p>\n
O importante avan\u00e7o no campo da \u00f3ptica est\u00e1 descrito em artigo publicado neste domingo (30\/8) na edi\u00e7\u00e3o on-line da revista Nature. Os cientistas descrevem que, al\u00e9m de comprimir luz em um espa\u00e7o at\u00e9 ent\u00e3o considerado invi\u00e1vel, encontraram uma nova maneira de fazer com que a energia luminosa n\u00e3o se dissipe \u00e0 medida que \u00e9 emitida, ou seja, obtendo a a\u00e7\u00e3o do laser. <\/p>\n
Segundo os autores, a conquista poder\u00e1 possibilitar o desenvolvimento das mais variadas inova\u00e7\u00f5es, como o de nanolasers que possam perscrutar, manipular e caracterizar mol\u00e9culas de DNA, tecnologias de telecomunica\u00e7\u00f5es \u00f3pticas muito mais r\u00e1pidas do que as atuais e o desenvolvimento da computa\u00e7\u00e3o \u00f3ptica, na qual a luz substitui os circuitos eletr\u00f4nicos atuais. <\/p>\n
\u201cEsse trabalho derruba as no\u00e7\u00f5es tradicionais de limites do laser e representa um grande avan\u00e7o no desenvolvimento de novas aplica\u00e7\u00f5es nas \u00e1reas biom\u00e9dica, de comunica\u00e7\u00f5es e de computa\u00e7\u00e3o\u201d, disse Xiang Zhang, diretor do Centro de Ci\u00eancia e Engenharia em Nanoescala da Universidade da Calif\u00f3rnia em Berkeley, um dos l\u00edderes da pesquisa que teve apoio da National Science Foundation. <\/p>\n
A no\u00e7\u00e3o tradicional \u00e9 de que uma onda eletromagn\u00e9tica \u2013 entre as quais o laser \u2013 n\u00e3o pode ser focada al\u00e9m do tamanho da metade de seu comprimento de onda. Mas grupos de pesquisa em diversos pa\u00edses t\u00eam conseguido formas de comprimir a luz at\u00e9 a escala de dezenas de nan\u00f4metros (bilion\u00e9sima parte do metro) ao \u201cgrud\u00e1-la\u201d em el\u00e9trons que oscilam coletivamente na superf\u00edcie de metais. <\/p>\n
Essa intera\u00e7\u00e3o entre luz e el\u00e9trons oscilantes \u00e9 chamada de pl\u00e1smon de superf\u00edcie. Diversos grupos t\u00eam tentado construir lasers de pl\u00e1smons de superf\u00edcie que possam sustentar e aproveitar essas \u00ednfimas excita\u00e7\u00f5es \u00f3pticas. Mas a resist\u00eancia inerente dos metais faz com que essas formas se dissipem quase imediatamente ap\u00f3s terem sido geradas. <\/p>\n
Zhang e colegas partiram para uma nova abordagem de modo a evitar a perda de energia luminosa. O grupo empregou um nanofio de sulfeto de c\u00e1dmio (1 mil vezes mais fino do que um fio de cabelo humano) e uma superf\u00edcie de prata, os dois separados por um espa\u00e7o de isolamento de apenas 5 nan\u00f4metros (o tamanho de uma mol\u00e9cula de prote\u00edna). <\/p>\n
Nessa estrutura, o espa\u00e7o de isolamento foi capaz de armazenar luz em uma \u00e1rea 20 vezes menor do que seu comprimento de onda. Como a energia luminosa foi armazenada nesse espa\u00e7o n\u00e3o luminoso, a perda foi diminu\u00edda significativamente, sendo poss\u00edvel a amplifica\u00e7\u00e3o da luz e a obten\u00e7\u00e3o do laser. <\/p>\n
\u201cEm escalas t\u00e3o pequenas n\u00e3o h\u00e1 muito espa\u00e7o para atuar. Em nossa estrutura, o nanofio atua tanto como um mecanismo de confinamento como um amplificador. Ou seja, ele trabalha em dobro\u201d, disse Rupert Oulton, do laborat\u00f3rio de Zhang e autor do estudo. <\/p>\n
\u201cUm ponto particularmente entusiasmante a respeito dos lasers de pl\u00e1smons que demonstramos nesse trabalho \u00e9 que eles est\u00e3o em estado s\u00f3lido e s\u00e3o totalmente compat\u00edveis com a produ\u00e7\u00e3o de semicondutores. Ou seja, podem ser aplicados em escala industrial\u201d, disse Volker Sorger, outro membro do grupo. <\/p>\n
Os autores do estudo pretendem diminuir a luz at\u00e9 o tamanho do comprimento de onda de um el\u00e9tron, ou cerca de 1 nan\u00f4metro, de modo que os dois, luz e el\u00e9trons, possam atuar em conjunto de modo equivalente. <\/p>\n