Este incrível laser ultrarrápido é pequeno o suficiente para caber na ponta do dedo: WebCuriosos
Para medir com precisão o Universo nas menores escalas, você precisa de um laser com a combinação perfeita de potência e precisão. A maioria dos que são capazes dessa tarefa são volumosos, caros e consomem muita energia.
Uma inovação dos cientistas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) pode mudar isso, fornecendo um laser capaz de produzir pulsos ultracurtos que cabem na ponta de um dedo.
Esses lasers podem ser usados para tudo, desde imagens médicas até relógios atômicos e navegação entre lugares sem a ajuda de GPS. Em qualquer situação em que sejam necessários pulsos de laser de supervelocidade, esses instrumentos incrivelmente compactos podem ajudar.
O tamanho minúsculo não é de forma alguma um artifício: colocar essa tecnologia em um formato mais compacto abre-a para uma variedade de novos usos, porque ela se torna muito portátil e pode ser encaixada em outros dispositivos que cabem em bolsos e bolsas.
“Nosso objetivo é revolucionar o campo da fotônica ultrarrápida, transformando grandes sistemas baseados em laboratório em sistemas do tamanho de chips que podem ser produzidos em massa e implantados em campo”, diz o físico Qiushi Guo, da Caltech e da City University of New York.
“Não queremos apenas tornar as coisas menores, mas também queremos garantir que esses lasers ultrarrápidos do tamanho de chips ofereçam desempenho satisfatório.”
Esses tipos de laser são conhecidos como lasers de bloqueio de modo ou MLLs, que criam pulsos de laser extremamente rápidos (porque diferentes frequências e fases de laser são “bloqueadas” juntas) – estamos falando na região de femtossegundos, ou quatrilionésimos de segundo.
Pulsos de laser mais rápidos significam que observações podem ser feitas em escalas menores e de objetos que se movem mais rápido, como átomos em uma molécula. No entanto, no momento, os melhores e mais poderosos MLLs são do tamanho de uma mesa e precisam de muita energia para funcionar.
Para criar um MLL em um chip tão pequeno, a equipe usou um material chamado niobato de lítio de película fina (TFLN), que permite o uso de sinais elétricos externos de radiofrequência para controlar pulsos de laser de maneira precisa. O material foi combinado com um tipo especial de laser semicondutor para produzir o laser superpequeno.
Os resultados foram impressionantes, capazes de fornecer um pulso longo de 4,3 picossegundos (trilionésimos de segundo) no infravermelho próximo, com uma potência de pico de cerca de meio watt.
Além do mais, o laser finalizado era impressionantemente versátil em termos de como pode ser ajustado, bem como operado de uma forma que sugere que pode ser incorporado em dispositivos portáteis. A próxima etapa é descobrir como isso pode ser possível.
Os lasers podem ser usados tanto como instrumentos para fazer medições quanto como formas de afetar o ambiente circundante – e os pesquisadores por trás do novo processo de miniaturização veem um futuro brilhante para sua criação.
“Essa conquista abre caminho para o uso de telefones celulares para diagnosticar doenças oculares ou analisar alimentos e ambientes em busca de coisas como E. coli e vírus perigosos”, diz Guo.
“Também poderia permitir relógios atômicos futuristas em escala de chip, que permitem a navegação quando o GPS está comprometido ou indisponível.”
A pesquisa foi publicada em Ciência.
