Cientistas criam a lente mais fina da Terra usando física quântica: WebCuriosos

Um fenômeno quântico permitiu aos cientistas desenvolver uma lente com apenas três átomos de espessura, qualificando-se como a mais fina já feita.

Estranhamente, a abordagem inovadora permite a passagem da maioria dos comprimentos de onda da luz – um recurso que pode ter um enorme potencial na comunicação por fibra óptica e em dispositivos como óculos de realidade aumentada.

Os investigadores que inventaram as lentes, da Universidade de Amesterdão, nos Países Baixos, e da Universidade de Stanford, nos EUA, afirmam que a sua inovação irá progredir na investigação de lentes deste tipo, bem como de sistemas electrónicos em miniatura.

“A lente pode ser usada em aplicações onde a visão através da lente não deve ser perturbada, mas uma pequena parte da luz pode ser aproveitada para coletar informações”, diz Jorik van de Groep, um nanocientista na Universidade de Amsterdã.

Em vez de usar a superfície curva de um material transparente para curvar a luz em um processo de refração, as ondas que chegam são focadas por uma série de bordas ranhuradas usando difração.

A tecnologia, conhecida como Lente Fresnel ou lente de placa de zonatem sido usado há séculos na fabricação de lentes finas e leves, como as usadas em faróis.

Para dar um impulso quântico à técnica, a equipe de pesquisa gravou anéis concêntricos em uma fina camada de um semicondutor chamado dissulfetos de tungstênio (WS₂). Quando WS₂ absorve luz, seus elétrons se movem de maneira precisa, deixando uma lacuna que pode ser considerada uma espécie de partícula por si só.

Juntos, o elétron e seu “buraco” são formar o que é conhecido como excitonque possui propriedades que auxiliam na eficiência de foco de comprimentos de onda de luz muito específicos, enquanto permite que outros comprimentos de onda passem inalterados.

O tamanho dos anéis e a distância entre eles permitiram que a lente focasse a luz vermelha a uma distância de 1 milímetro. A equipe encontrou enquanto a lente funciona à temperatura ambiente, a temperaturas mais baixas a sua capacidade de focagem torna-se ainda mais eficiente.

Em seguida, os pesquisadores querem realizar mais experimentos para ver como o comportamento do exciton pode ser manipulado ainda mais, para melhorar a eficiência e a capacidade da lente. Estudos futuros poderão envolver revestimentos ópticos que possam ser colocados em outros materiais, por exemplo, bem como variações na carga elétrica.

“Os excitons são muito sensíveis à densidade de carga do material e, portanto, podemos alterar o índice de refração do material aplicando uma voltagem”, diz do Grupo.

A pesquisa foi publicada em Nano-letras.