Finalmente, um cristal do tempo que você pode ver

Esses cristais do tempo representam uma classe de materiais única, prevista teoricamente há pouco mais de uma década e rapidamente desenvolvida na prática. Ao contrário dos cristais convencionais, que possuem estruturas atômicas repetitivas no espaço, os cristais de tempo mantêm uniformidade no espaço, mas apresentam oscilações periódicas no tempo.

Além de sua teórica capacidade de sobreviver ao fim do Universo, essa característica incomum cria o fenômeno das “lacunas de banda de momento”, ou estados extraordinários onde a luz faz uma pausa dentro do cristal, enquanto sua intensidade cresce exponencialmente ao longo do tempo — fenômenos que desafiam os conceitos convencionais da óptica.

Recentemente, Xuchen Wang e seus colegas da Universidade Aalto, na Finlândia, projetaram o cristal do tempo fotônico mais “prático” até agora. A inovação crucial é que ele será construído utilizando luz visível, tornando-o um avanço significativo nessa área de pesquisa.

Cristal do Tempo Visível

Para entender a peculiaridade da interação da luz dentro de um cristal do tempo fotônico, imagine a luz passando por um meio que alterna entre ar e água quatrilhões de vezes por segundo. A criação de cristais do tempo fotônicos para luz visível é desafiadora justamente devido à necessidade de uma variação extremamente rápida, mas de grande amplitude, nas propriedades do material.

Até o momento, a demonstração experimental mais avançada de cristais de tempo fotônicos, realizada pela mesma equipe, estava restrita a frequências muito mais baixas, como as micro-ondas. Para as frequências mais altas da luz visível, a comutação precisa ser muito mais rápida.

Agora, a equipe apresenta, por meio de modelos teóricos e simulações eletromagnéticas, a primeira abordagem prática para criar cristais de tempo fotônicos “verdadeiramente ópticos”, ou seja, utilizando luz visível. A proposta envolve uma matriz de pequenas esferas de silício, com a qual esperam que as condições necessárias para amplificar a luz, que antes estavam fora de alcance, possam ser finalmente alcançadas em laboratório com técnicas ópticas já conhecidas.

Usos Prováveis

Ainda é cedo para saber com precisão quais serão os usos dos cristais do tempo, mas uma aplicação potencial é na fabricação de sensores em nanoescala. “Imagine que queremos detectar a presença de uma pequena partícula, como um vírus, um poluente ou um biomarcador para doenças como o câncer. Quando excitada, a partícula emitiria uma pequena quantidade de luz em um comprimento de onda específico. Um cristal de tempo fotônico pode capturar essa luz e amplificá-la automaticamente, permitindo uma detecção mais eficiente com os equipamentos existentes”, explicou o professor Viktar Asadchy.

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