Os pesquisadores criaram um novo dispositivo de grafeno que desencadeará frequências novas e ilusórias no espectro eletromagnético. De acordo com um relatório do phys.org, o dispositivo dará aos cientistas acesso a comprimentos de onda terahertz, o que possibilita tecnologias revolucionárias.
Grafeno e a física das ondas terahertz
Mais familiares para a maioria são as microondas e o infravermelho – ambos os comprimentos de onda de luz que ficam abaixo do espectro visual. Da mesma forma abaixo de nossa percepção básica dos sentidos, as ondas terahertz (THz) existem entre elas e são de baixa enegia, o que dificulta os cientistas aproveitarem sua energia e a redirecionarem para a tecnologia. Esse problema é chamado de “hiato de terahertz”.
No passado, era impossível fechar o intervalo de terahertz porque, com um intervalo entre 30 mm e 30 µm, os sinais da onda THz (raio-T) eram muito fracos para uso prático.
Física aplicada melhora qualidade de vida
Essa nova capacidade de detectar e amplificar raios-T dará início a uma nova era na área médica, de comunicações, de satélite e até de tecnologia cosmológica.
Por exemplo, os raios-X – usados para uma ampla gama de procedimentos médicos – são prejudiciais em grandes doses, mas atualmente são necessários para um vasto catálogo de serviços médicos. Os raios-T oferecerão uma alternativa segura, transformando a prática médica.
Tecnicamente, um novo tipo de transistor óptico, a equipe de físicos por trás do amplificador THz usou grafeno e um supercondutor de alta temperatura para criar o novo dispositivo.
As propriedades do grafeno – transparente, insensível à luz e com elétrons – são compostas por duas camadas de grafeno. Juntados a um supercondutor, os elétrons ficam presos entre essas camadas, como um sanduíche (muito) leve.
Potência do amplificador de grafeno
Como um todo, o dispositivo é conectado a uma fonte de energia e, quando a radiação (energia) atinge a camada externa do grafeno, as partículas retidas se ligam às ondas de saída e as amplificam.
“Quando a luz THz cai no sanduíche, ela é refletida como um espelho”, disse o professor Fedor Kusmartsev, do Departamento de Física da Universidade de Loughborough, no relatório phys.org.
“O ponto principal é que haverá mais luz refletida do que caiu no dispositivo”, acrescentou. “Funciona porque a energia externa é fornecida por uma bateria ou luz que atinge a superfície de outras frequências mais altas no espectro eletromagnético. Os fótons THz são transformados pelo grafeno em elétrons, que, por sua vez, são transformados novamente em refletidos, energizados, fótons THz. Devido a essa transformação, os fótons THz absorvem energia do grafeno – ou da bateria – e os fracos sinais THz são amplificados”.
Publicado pela primeira vez em Physical Review Letters, esse avanço tem a equipe de autores físicos trabalhando para concluir o protótipo do dispositivo, a ser testado em breve. Kusmartsev espera comercializar o amplificador dentro de um ano.
Quando chega às prateleiras, o professor Kusmartsev espera que o dispositivo transforme radicalmente a tecnologia, especialmente no estudo e mapeamento do cérebro humano.
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