Imagine reduzir a luz ao tamanho de uma pequena molécula de água, abrindo um mundo de possibilidades quânticas. Este tem sido um sonho antigo nos domínios da ciência e tecnologia da luz. Avanços recentes nos aproximaram de alcançar esse feito incrível, pois pesquisadores da Universidade de Zhejiang fizeram progressos inovadores ao limitar a luz a escalas subnanométricas.
Tradicionalmente, existem duas abordagens para localizar a luz além de seu limite típico de difração: confinamento dielétrico e confinamento plasmônico. No entanto, desafios como fabricação de precisão e perda óptica impediram o confinamento de campos ópticos a níveis abaixo de 10 nanômetros (nm) ou mesmo de 1 nm. Mas agora, um novo esquema de guia de onda relatado na Advanced Photonics promete desbloquear o potencial de campos ópticos subnanométricos.
Imagine isto: a luz viaja de uma fibra óptica regular, embarcando em uma jornada transformadora através de um cone de fibra e encontra seu destino em um par de nanofios acoplados (CNP). Dentro do CNP, a luz se transforma em um notável modo de nano-fenda, gerando um campo óptico confinado que pode ser tão pequeno quanto uma mera fração de um nanômetro (aproximadamente 0,3 nm). Com uma eficiência surpreendente de até 95% e uma alta relação pico-fundo, esta nova abordagem oferece um novo mundo de possibilidades.
O novo esquema de guia de onda estende seu alcance na faixa espectral do infravermelho médio, ampliando ainda mais os limites do nanouniverso. O confinamento óptico pode agora atingir uma escala surpreendente de aproximadamente 0,2 nm (λ/20000), oferecendo ainda mais oportunidades para exploração e descoberta.
O professor Limin Tong, do Grupo de Nanofotônica da Universidade de Zhejiang, observa: “Ao contrário dos métodos anteriores, o esquema de guiamento de onda se apresenta como um sistema óptico linear, trazendo uma série de vantagens.
Este resumo em vídeo inclui uma demonstração animada dos autores:
As aplicações potenciais de tais avanços são inspiradoras. Um campo óptico tão localizado que pode interagir com moléculas ou átomos individuais promete avanços nas interações luz-matéria, nanoscopia de super-resolução, manipulação de átomo/molécula e detecção ultrassensível. Estamos à beira de uma nova era de descobertas, onde os menores reinos da existência estão ao nosso alcance.
Publicado em 22/07/2023 20h45
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