doi.org/10.1103/PhysRevB.109.235141
Credibilidade: 999
#Óptica
Os pesquisadores foram pioneiros no design e na manipulação de orbitais fotônicos por meio de arranjos materiais específicos, levando a avanços potenciais em tecnologias ópticas e computação quântica
Em seu artigo recente, cientistas da Universidade de Twente, na Holanda, obtiveram insights importantes sobre as partículas elementares que compõem a luz. Essas partículas, fótons, “se comportam” em uma variedade surpreendentemente maior do que os elétrons que cercam os átomos, sendo também muito mais fáceis de controlar. Esses novos insights têm amplas aplicações, desde iluminação LED inteligente a novos bits fotônicos de informação controlados com circuitos quânticos, até nanosensores sensíveis.
Compreendendo os orbitais de elétrons e fótons:
Nos átomos, minúsculas partículas elementares chamadas elétrons ocupam regiões ao redor do núcleo em formas chamadas orbitais. Essas orbitais dão a probabilidade de encontrar um elétron em uma região específica do espaço. A mecânica quântica determina a forma e a energia dessas orbitais. Similarmente aos elétrons, os pesquisadores descrevem a região do espaço onde um fóton é mais provavelmente encontrado com orbitais também.
Qualquer que seja o formato selvagem que você projetar’
Pesquisadores da Universidade de Twente estudaram esses orbitais fotônicos e descobriram que, com um design cuidadoso de materiais específicos, eles podem criar e controlar esses orbitais com uma grande variedade de formas e simetrias. Esses resultados têm aplicações potenciais em tecnologias ópticas avançadas e computação quântica.
O primeiro autor Kozon explica: Na química dos livros didáticos, os elétrons sempre orbitam em torno do minúsculo núcleo atômico no centro do orbital. Portanto, o formato de um orbital de elétrons não pode se desviar muito de uma esfera perfeita. Com os fótons, os orbitais podem ter qualquer formato selvagem que você projetar combinando diferentes materiais ópticos em arranjos espaciais projetados.-
Design de orbitais fotônicos por meio de estudos computacionais:
Os pesquisadores conduziram um estudo computacional para entender como os fótons se comportam quando estão confinados em uma nanoestrutura 3D específica que consiste em minúsculos poros (um cristal fotônico). Essas cavidades são projetadas intencionalmente para ter defeitos, criando uma superestrutura que isola os estados fotônicos do ambiente circundante.
Os físicos Vos e Lagendijk se entusiasmam: Dada a rica caixa de ferramentas em nanotecnologia, é muito mais fácil projetar nanoestruturas engenhosas com novos orbitais fotônicos do que modificar átomos para realizar novos orbitais eletrônicos e química.-
O Impacto do Design de Nanoestruturas em Fotônica:
Os orbitais fotônicos são importantes para o desenvolvimento de tecnologias ópticas avançadas, como iluminação eficiente, computação quântica e sensores fotônicos sensíveis.
Os pesquisadores também estudaram como essas nanoestruturas aumentam a densidade local de estados ópticos, o que é importante para aplicações em eletrodinâmica quântica de cavidades. Eles descobriram que estruturas com defeitos menores revelam maior aprimoramento do que aquelas com defeitos maiores. Isso as torna mais adequadas para integrar pontos quânticos e criar redes de fótons únicos.
Publicado em 30/08/2024 22h08
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