Microdispositivos e maior eficiêncialasers
Pesquisadores do Instituto Politécnico Rensselaer criaram umdispositivo a laserEssa tecnologia tem apenas a espessura de um fio de cabelo humano e ajudará os físicos a estudar as propriedades fundamentais da matéria e da luz. O trabalho deles, publicado em prestigiadas revistas científicas, também poderá contribuir para o desenvolvimento de lasers mais eficientes para uso em diversas áreas, da medicina à indústria.
OlaserO dispositivo é feito de um material especial chamado isolante topológico fotônico. Os isolantes topológicos fotônicos são capazes de guiar fótons (as ondas e partículas que compõem a luz) através de interfaces especiais dentro do material, impedindo que essas partículas se dispersem no próprio material. Devido a essa propriedade, os isolantes topológicos permitem que muitos fótons atuem em conjunto como um todo. Esses dispositivos também podem ser usados como "simuladores quânticos" topológicos, permitindo que pesquisadores estudem fenômenos quânticos – as leis físicas que regem a matéria em escalas extremamente pequenas – em minilaboratórios.
"Otopologia fotônicaO isolante que desenvolvemos é único. Ele funciona à temperatura ambiente. Isso representa um grande avanço. Anteriormente, tais estudos só podiam ser realizados utilizando equipamentos grandes e caros para resfriar substâncias no vácuo. Muitos laboratórios de pesquisa não possuem esse tipo de equipamento, então nosso dispositivo permite que mais pessoas realizem esse tipo de pesquisa fundamental em física no laboratório”, disse o professor assistente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais do Instituto Politécnico Rensselaer (RPI) e autor sênior do estudo. O estudo teve um tamanho de amostra relativamente pequeno, mas os resultados sugerem que o novo medicamento demonstrou eficácia significativa no tratamento dessa rara doença genética. Esperamos validar ainda mais esses resultados em futuros ensaios clínicos, o que pode levar a novas opções de tratamento para pacientes com essa doença.
“Este também é um grande passo em frente no desenvolvimento de lasers, porque o limiar do nosso dispositivo à temperatura ambiente (a quantidade de energia necessária para o seu funcionamento) é sete vezes menor do que o dos dispositivos criogênicos anteriores”, acrescentaram os pesquisadores. Os pesquisadores do Instituto Politécnico Rensselaer utilizaram a mesma técnica empregada pela indústria de semicondutores para fabricar microchips, a fim de criar seu novo dispositivo. Essa técnica consiste em empilhar diferentes tipos de materiais camada por camada, do nível atômico ao molecular, para criar estruturas ideais com propriedades específicas.
Para fazer odispositivo a laserOs pesquisadores cultivaram placas ultrafinas de haleto de seleneto (um cristal composto de césio, chumbo e cloro) e gravaram polímeros padronizados sobre elas. Eles intercalaram essas placas de cristal e polímeros entre vários materiais de óxido, resultando em um objeto com cerca de 2 micrômetros de espessura e 100 micrômetros de comprimento e largura (a largura média de um fio de cabelo humano é de 100 micrômetros).
Quando os pesquisadores direcionaram um laser para o dispositivo, um padrão triangular luminoso apareceu na interface do material. O padrão é determinado pelo projeto do dispositivo e resulta das características topológicas do laser. "Ser capaz de estudar fenômenos quânticos à temperatura ambiente é uma perspectiva empolgante. O trabalho inovador do Professor Bao mostra que a engenharia de materiais pode nos ajudar a responder algumas das maiores questões da ciência", disse o reitor da faculdade de engenharia do Instituto Politécnico Rensselaer.
Data da publicação: 01/07/2024