{"id":96719,"date":"2018-12-05T07:00:26","date_gmt":"2018-12-05T10:00:26","guid":{"rendered":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/?p=96719"},"modified":"2018-12-04T13:59:04","modified_gmt":"2018-12-04T16:59:04","slug":"cientistas-estudam-interacao-de-luz-e-som-em-estruturas-fotonicas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espacoecologico.com.br\/arquivo\/cientistas-estudam-interacao-de-luz-e-som-em-estruturas-fotonicas\/","title":{"rendered":"Cientistas estudam intera\u00e7\u00e3o de luz e som em estruturas fot\u00f4nicas"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a>O espalhamento de Brillouin \u2013 fen\u00f4meno que leva o nome do f\u00edsico franc\u00eas L\u00e9on Brillouin (1889-1969) \u2013 ocorre quando ondas de luz e vibra\u00e7\u00f5es mec\u00e2nicas interagem dentro de um material. \u00c9 observado quando f\u00f3tons \u2013 as part\u00edculas elementares da for\u00e7a eletromagn\u00e9tica (ou, a grosso modo, part\u00edculas de luz) \u2013 incidem em um meio material, emitindo ou absorvendo f\u00f4nons, que s\u00e3o a energia vibracional que decorre da oscila\u00e7\u00e3o coletiva de \u00e1tomos.<\/p>\n

Em telecomunica\u00e7\u00f5es por fibra \u00f3ptica, o espalhamento de Brillouin \u00e9 um dos fatores que limitam as informa\u00e7\u00f5es transmitidas, especialmente em linhas de comunica\u00e7\u00e3o de longa dist\u00e2ncia, onde alguns miliwatts (mil\u00e9simo de watt) de pot\u00eancia s\u00e3o suficientes para que os f\u00f3tons retornem \u00e0 fonte emissora em vez de seguirem at\u00e9 o receptor.<\/p>\n

Pesquisadores do Instituto de F\u00edsica Gleb Wataghin (IFGW) da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) t\u00eam estudado esse e outros efeitos optomec\u00e2nicos \u2013 resultantes da intera\u00e7\u00e3o da luz com movimentos mec\u00e2nicos \u2013 com o objetivo de conseguir manipul\u00e1-los.<\/p>\n

Thiago Pedro Mayer Alegre<\/a><\/b>, professor no Departamento de F\u00edsica Aplicada, \u00e9 um dos pesquisadores principais do grupo e falou sobre a intera\u00e7\u00e3o entre luz e som em estruturas fot\u00f4nicas na\u00a0FAPESP Week New York<\/a><\/b>, realizada em conjunto com a City University of New York (CUNY) e o Wilson Center de 26 a 28 de outubro no Graduate Center da CUNY.<\/p>\n

\u201cO aumento no confinamento proporcionado pelas estruturas f\u00edsicas pode ser usado para afinar ou refor\u00e7ar o acoplamento din\u00e2mico entre f\u00f3tons, el\u00e9trons e f\u00f4nons. Em estruturas fot\u00f4nicas, esse aprimoramento possibilita uma s\u00e9rie de novas funcionalidades, como mudar a cor da luz em efeitos n\u00e3o lineares, gerar sinais de radiofrequ\u00eancia, suprimir o espalhamento estimulado de luz e manipular os modos mesosc\u00f3picos de f\u00f4nons\u201d, disse Alegre.<\/p>\n

Na f\u00edsica da mat\u00e9ria condensada, a f\u00edsica mesosc\u00f3pica descreve fen\u00f4menos que ocorrem em uma escala intermedi\u00e1ria entre o macrosc\u00f3pico e o microsc\u00f3pico. Segundo Alegre, em qualquer uma dessas funcionalidades exige-se um grande controle sobre o desenho e a fabrica\u00e7\u00e3o da microestrutura que molda os espectros \u00f3pticos e ac\u00fasticos dos f\u00f4nons, assim como sua intera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cTemos obtido resultados muito importantes em pesquisa, como no desenho e fabrica\u00e7\u00e3o de guias de ondas [estruturas que guiam ondas, tais como ondas eletromagn\u00e9ticas ou ondas sonoras] nanom\u00e9tricas e cavidades optomec\u00e2nicas que possam ampliar ou suprimir essas intera\u00e7\u00f5es\u201d, disse.<\/p>\n

A fot\u00f4nica tem aplica\u00e7\u00f5es nas mais diversas \u00e1reas, como energia, manufatura, rob\u00f3tica, displays (telas de smarthphones, por exemplo), sa\u00fade e comunica\u00e7\u00f5es. Os primeiros dispositivos desenvolvidos com base em princ\u00edpios da fot\u00f4nica foram diodos semicondutores emissores de luz, na d\u00e9cada de 1960, e a fibra \u00f3ptica com baix\u00edssima atenua\u00e7\u00e3o, na d\u00e9cada seguinte.<\/p>\n

Com apoio da FAPESP, Alegre e colegas desenvolveram um novo tipo de dispositivo optomec\u00e2nico que usa um disco de sil\u00edcio microsc\u00f3pico para confinar ondas \u00f3pticas e mec\u00e2nicas.<\/p>\n

O novo dispositivo \u00e9 compat\u00edvel com os processos de fabrica\u00e7\u00e3o comercial e pode ser uma solu\u00e7\u00e3o para melhorar sensores que detectam for\u00e7a e movimento. O dispositivo foi descrito em artigo publicado na revista\u00a0Optics Express<\/a><\/b><\/i>.<\/p>\n

\u201cA forma como desenhamos o dispositivo permite aumentar os n\u00edveis de intera\u00e7\u00e3o entre as ondas de luz e mec\u00e2nicas que perpassam por ele. Dessa forma, o dispositivo poder\u00e1 ter tanto aplica\u00e7\u00f5es pr\u00e1ticas, como subsidiar nossa pesquisa b\u00e1sica, ajudando a responder algumas perguntas como o que acontece na transi\u00e7\u00e3o entre o mundo microsc\u00f3pio qu\u00e2ntico e o mundo macrosc\u00f3pico cl\u00e1ssico\u201d, disse Alegre \u00e0\u00a0Ag\u00eancia FAPESP<\/b>.<\/p>\n

O dispositivo criado pelos pesquisadores, baseado em um disco de sil\u00edcio com 24 m\u00edcrons de di\u00e2metro e apoiado em um pedestal central de di\u00f3xido de sil\u00edcio para que o disco vibre, tem formato semelhante a um alvo de dardos, com ranhuras circulares conc\u00eantricas nanom\u00e9tricas. Esse formato permite confinar as ondas de luz e mec\u00e2nicas no dispositivo usando mecanismos separados (leia mais em:\u00a0<\/i>http:\/\/agencia.fapesp.br\/24687\/<\/i><\/a><\/b>).<\/p>\n

Os pesquisadores do IFGW-Unicamp tamb\u00e9m desenvolveram teoricamente um dispositivo fot\u00f4nico de sil\u00edcio que poder\u00e1 viabilizar a intera\u00e7\u00e3o entre ondas \u00f3pticas e mec\u00e2nicas que vibram na faixa de dezenas de gigahertz (GHz).<\/p>\n

Resultado dos projetos\u00a0\u201cNanofot\u00f4nica em semicondutores dos Grupos IV e III-V<\/a>\u201d<\/b>\u00a0 e\u00a0\u201cOptomec\u00e2nica em cristais fot\u00f4nicos e fon\u00f4nicos<\/a>\u201d<\/b>, ambos com apoio da FAPESP, o dispositivo foi descrito em artigo na revista\u00a0Scientific Reports<\/i>.<\/p>\n

Os pesquisadores propuseram, por meio de simula\u00e7\u00f5es computacionais, um dispositivo para explorar o espalhamento Brillouin e que poderia ser transposto para microchips fot\u00f4nicos (leia mais em:\u00a0<\/i>http:\/\/agencia.fapesp.br\/25000\/<\/i><\/a><\/b>).<\/p>\n

Metamateriais<\/b><\/p>\n

Andrea Alu, diretor do Advanced Science Research Center (ASRC) do CUNY Graduate Center, falou na FAPESP Week New York sobre pesquisas feitas por seu grupo para o controle de luz em metamateriais. Trata-se de materiais artificiais modificados de tal modo que adquirem propriedades desejadas que n\u00e3o existem de forma natural.<\/p>\n

\u201cTemos um programa completo e ambicioso de pesquisa b\u00e1sica direcionado para introduzir e desenvolver novas ideias e conceitos revolucion\u00e1rios que permitam modelar, desenhar, analisar, fabricar e caracterizar metamateriais para a pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o de sistemas eletromagn\u00e9ticos e fot\u00f4nicos integrados\u201d, disse.<\/p>\n

Os pesquisadores do ASRC empregam novas ferramentas te\u00f3ricas (incluindo m\u00e9todos anal\u00edticos e num\u00e9ricos), t\u00e9cnicas de fabrica\u00e7\u00e3o de objetos em escala nanom\u00e9trica, materiais bidimensionais, avan\u00e7os na F\u00edsica fundamental da intera\u00e7\u00e3o de luz e mat\u00e9ria em metamateriais e optomec\u00e2nica.<\/p>\n

\u201cO estudo da luz na nanoescala se tornou um campo vibrante da pesquisa, \u00e0 medida que cientistas agora dominam o fluxo da luz em escalas de comprimento muito abaixo do comprimento de onda \u00f3ptica, ultrapassando os limites cl\u00e1ssicos impostos pela difra\u00e7\u00e3o\u201d, disse Alu.<\/p>\n

Saiba mais sobre a FAPESP Week New York em:\u00a0www.fapesp.br\/week2018\/newyork<\/a><\/b>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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