Duas equipes de cientistas, trabalhando independentemente,
demonstraram que é possível controlar ondas de elétrons na superfície do
grafeno usando um circuito elétrico simples.
Essencialmente, torna-se possível controlar a luz com eletricidade, permitindo sua manipulação com as mais diversas finalidades.
Por exemplo, criar microscópios com uma resolução sem precedentes, porque essas ondas de elétrons, chamadas plásmons de superfície, não têm as restrições do comprimento de onda da luz.
Também se tornará possível criar novos tipos de materiais ópticos, incluindo os metamateriais, famosos pela invisibilidade, e novas plataformas de computação onde a luz substitui os elétrons, com a chamada plasmônica, ou de interfaces entre a comunicação óptica e o processamento eletrônico.
Os plásmons de superfície vêm sendo cogitados para inúmeras
aplicações, mas até agora eles só haviam sido observados na superfície
de metais.
Plásmons no grafeno
No final do ano passado, um trabalho virou manchete mundial ao unir o grafeno com a plasmônica.
Naquele trabalho, contudo, que incluía os ganhadores do prêmio Nobel por seus trabalhos com o grafeno, os pesquisadores tiveram que usar fios metálicos sobre o grafeno, para conseguir tirar proveito dos plásmons de superfície.
Agora, os grupos de Zhe Fei (Universidade da Califórnia - EUA), e
Jianing Chen (IQFR-CSIC - Espanha) observaram pela primeira vez os
plásmons de superfície diretamente no grafeno.
"É ver para crer! Nossas imagens provam a existência dos plásmons
localizados e em propagação, e permitem uma medição direta do seu
comprimento de onda dramaticamente reduzido," disse Rainer Hillenbrand,
coordenador da equipe espanhola.
Componente plasmônico
Mais do que isso, os pesquisadores criaram uma técnica para ligar e
desligar as ondas de elétrons que se espalham sobre a superfície do
grafeno, quando este é atingido por um feixe de laser infravermelho.
Ainda não existe tecnologia para medir diretamente as ondas
plasmônicas. Mas, à medida que alcançam as bordas da folha de grafeno,
elas geram oscilações que se somam ou se cancelam, criando um padrão de
interferência característico que revela seu comprimento de onda e sua
amplitude.
Os cientistas demonstraram que esse padrão pode ser alterado por um
circuito eletrônico de controle formado por eletrodos grudados sobre a
superfície do grafeno e por uma superfície de silício puro, sobre a qual
o grafeno é colocado.
"É só isso. Você simplesmente liga uma pilha de lanterna e está
pronto um componente plasmônico ajustável," simplifica o Dr. Dimitri
Basov, coordenador da equipe norte-americana.
Via estreita
O circuito de controle permite usar os plásmons de superfície para
transmitir informações, com a vantagem de que eles podem fazer isso em
espaços muito reduzidos, muito menores do que o comprimento de onda da
luz.
O comprimento de onda dos plásmons sobre o grafeno pode ser de 10 a 100 vezes menor.
E o grafeno também é bom em lidar com os plásmons, tão bom quanto o
ouro, o melhor material que se conhecia para fazer isso até agora, o que
torna os resultados do experimento muito promissores para futuras
aplicações práticas.
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