Os cientistas geraram luz polarizada circularmente e controlaram sua direção sem usar ímãs desajeitados ou temperaturas muito baixas. As descobertas, feitas por pesquisadores da Universidade de Nagoya e colegas no Japão, e publicadas na revista Advanced Materials, são promissoras para o desenvolvimento de materiais e métodos de dispositivos que podem ser usados no processamento óptico de informações quânticas.
Partículas de luz chamadas fótons têm propriedades interessantes que podem ser exploradas para armazenar e transportar dados e mostram uma promessa tremenda de uso em computação quântica.
Para que isso aconteça, a informação é primeiro armazenada em elétrons que, então, interagem com a matéria para gerar fótons portadores de dados. A informação pode ser codificada na direção do spin de um elétron, da mesma forma que é armazenada na forma de 0 e 1 nos ‘bits’ dos computadores. Os dados também podem ser armazenados quando os elétrons ocupam ‘vales’ encontrados nas bandas de energia entre as quais se movem enquanto orbitam um átomo. Quando esses elétrons interagem com materiais emissores de luz específicos, eles geram uma luz polarizada de vale ‘quiral’, que mostra potencial para armazenar grandes quantidades de dados.
Até agora, porém, os cientistas só conseguiram gerar esse tipo de luz circularmente polarizada usando ímãs e temperaturas muito baixas, tornando a técnica impraticável para uso generalizado.
Os físicos aplicados da Universidade de Nagoya, Taishi Takenobu e Jiang Pu, lideraram uma equipe de cientistas para desenvolver uma abordagem de temperatura ambiente controlada eletricamente para gerar essa luz polarizada de vale quiral.
Primeiro, eles cultivaram uma monocamada de dissulfeto de tungstênio semicondutor em um substrato de safira e o cobriram com um filme de íon-gel. Eletrodos foram colocados em cada extremidade do dispositivo e uma pequena tensão foi aplicada. Isso gerou um campo elétrico e, por fim, produziu luz. A equipe descobriu que a luz quiral foi observada entre -193 graus Celsius e a temperatura ambiente nas partes do dispositivo onde o substrato de safira foi naturalmente tenso como resultado do processo sintético. Ele só poderia ser gerado nas áreas livres de tensão, no entanto, em temperaturas muito mais frias. Os cientistas concluíram que a cepa desempenhou um papel crucial na geração de luz polarizada em temperatura ambiente.
Eles então fabricaram uma plataforma de dobra na qual colocaram um dispositivo de dissulfeto de tungstênio em um substrato de plástico. Eles usaram o estágio de flexão para aplicar tensão em seu material, conduzindo uma corrente elétrica na mesma direção da deformação e gerando luz polarizada em vale em temperatura ambiente. A aplicação de um campo elétrico ao material mudou a luz quiral de mover-se em uma direção para mover-se na outra.
“Nosso uso de semicondutores de monocamada tensionados é a primeira demonstração de um dispositivo emissor de luz que pode gerar e alternar eletricamente luz polarizada circularmente para destros e canhotos em temperatura ambiente”, disse Takenobu.
Em seguida, a equipe otimizará ainda mais seu dispositivo com o objetivo de desenvolver fontes de luz quirais práticas.
Publicado em 15/09/2021 17h46
Artigo original: