Cientistas “confinam e guiam pela 1ª vez” luz num espaço de um átomo de espessura

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 hoje aquela instituição.

Em comunicado, a Universidade do Minho (UMinho) 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, hoje publicado pela revista Ciente, iniciou-se na sua tese de mestrado e resultou numa “inovação que abre portas a novas aplicações em lasers, sensores e detetores à nanoescala”.

“É o que se chama meter o Rossio na Betesga. Para entender o impacto deste confinamento máximo da luz, basta lembrar que todos os dispositivos eletrónicos, desde computadores a smartphones, têm milhões de transístores”, explica o texto.

Segundo aponta a UMinho, “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, por exemplo, entre secções de um chip e em sensores ultrassensíveis”.

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

Sabe-se, explana o texto, que os metais podem comprimir a luz na escala de comprimento de onda, mas com perdas consideráveis de energia, sendo que a equipa que inclui os físicos da UMinho – e que foi 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”, descreve o texto.

O passo seguinte foi 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.

A descoberta “pode vir a permitir 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”.

Nuno Peres é professor catedrático e vice-presidente da Escola de Ciências da UMinho, estudando desde 2004 as propriedades eletrónicas e óticas de materiais bidimensionais, como o grafeno. Venceu, entre outros, os prémios “Gulbenkian Ciência”, “Mérito à Investigação da UMinho” e “Seeds of Science”.

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

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