Foi criado um novo tipo de cristal do tempo que faz coisas interessantes com a luz: ScienceAlert

Os cientistas ainda estão estudando as peculiaridades de materiais estranhos conhecidos como cristais do tempo. Estruturas que vibram com o movimento por toda a eternidade. Agora, uma nova variante pode ajudar a aprofundar nossa compreensão do estado intrigante da matéria.

Assim como os cristais regulares são átomos e moléculas que se repetem em um volume de espaço, os cristais do tempo são conjuntos de partículas que marcam ao longo do tempo em padrões que a princípio parecem contradizer a ciência.

Teorizado em 2012, antes de serem observados pela primeira vez no laboratório apenas quatro anos depois, os pesquisadores têm estado ocupados mexendo nas estruturas para se aprofundar na física de partículas e descobrir possíveis aplicações.

Neste último estudo, um novo tipo de cristal de tempo “fotônico” foi criado. Ele opera em frequências de micro-ondas e é capaz de refinar e amplificar ondas eletromagnéticas, prometendo aplicações futuras em sistemas de comunicação sem fio, desenvolvimento de laser e circuitos eletrônicos.

“Em um cristal de tempo fotônico, os fótons são arranjados em um padrão que se repete ao longo do tempo,” diz O autor principal Xuchen Wang, um nanoengenheiro do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha.

“Isso significa que os fótons no cristal são sincronizados e coerentes, o que pode levar a interferência construtiva e amplificação da luz”.

Além disso, a equipe de pesquisa descobriu que as ondas eletromagnéticas que viajam ao longo das superfícies, bem como as ondas do ambiente, podem ser amplificadas.

No centro da pesquisa está uma abordagem 2D baseada em camadas ultrafinas de materiais artificiais conhecidos como metasuperfícies. Até agora, a pesquisa sobre cristais de tempo fotônico foi feita por meio de materiais 3D maciços: fabricar e estudar esses materiais é tremendamente difícil para os cientistas, mas mudar para 2D significa uma maneira mais rápida e fácil de experimentar – e descobrir como esses cristais podem ser aplicados a as configurações do mundo real.

Embora mais simples do que as estruturas 3D completas, elas compartilham algumas propriedades importantes com cristais de tempo fotônico e podem imitar seu comportamento – incluindo a maneira como interagem com a luz. É a primeira vez que os cristais de tempo fotônico amplificam a luz dessa maneira específica e em uma escala tão significativa.

amplificação de luz
Uma imagem conceitual da metasuperfície que amplifica a luz. (Wang e outros, avanços científicos2023)

“Descobrimos que a redução da dimensionalidade de uma estrutura 3D para uma 2D simplificou bastante a implementação, tornando possível a realização de cristais fotônicos de tempo na realidade”. diz Wang.

Embora as aplicações no mundo real ainda estejam muito distantes, a abordagem de usar metasuperfícies 2D como forma de fabricar e estudar cristais de tempo fotônico tornará esse tipo de pesquisa muito mais fácil no futuro.

Por exemplo, descobrir a amplificação de ondas eletromagnéticas ao longo de superfícies poderia ajudar a melhorar os circuitos integrados encontrados em tudo, de telefones a carros: a comunicação dentro desses circuitos seria potencialmente mais rápida e contínua.

Depois, há as comunicações sem fio, que podem sofrer queda de sinal à distância (é por isso que você pode não conseguir Wi-Fi no topo de sua casa). O revestimento de superfícies com cristais de tempo 2D fotônicos promete ajudar aqui.

“Quando uma onda de superfície se propaga, ela sofre perdas materiais e a intensidade do sinal é reduzida”, diz Físico Viktar Asadchy da Universidade de Aalto na Finlândia.

“Com cristais de tempo fotônico 2D integrados ao sistema, a onda de superfície pode ser amplificada e a eficiência da comunicação pode ser melhorada.”

A pesquisa foi publicada em avanços científicos.

By Gabriel Ana

"Passionate student. Twitter nerd. Avid bacon addict. Typical troublemaker. Thinker. Webaholic. Entrepreneur."

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *