Cientistas desenvolveram uma plataforma que gera e detecta luz UV ultrarrápida, com pulsos de femtossegundos. A tecnologia promete revolucionar a comunicação e a imagem.
Publicado na revista Light: Science & Applications, um estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Nottingham e do Imperial College London demonstra a capacidade de gerar e captar esses pulsos em temperatura ambiente. Tal avanço é crucial para o desenvolvimento de tecnologias fotônicas de próxima geração, com aplicações que vão desde a microscopia de super-resolução até a comunicação óptica.
A luz UV-C (100-280 nm) possui uma característica valiosa: sua forte dispersão na atmosfera. Isso a torna ideal para comunicação sem linha de visada, permitindo a transmissão de dados mesmo com obstáculos. Historicamente, a falta de componentes práticos para operar confiavelmente com luz UV-C tem limitado seu progresso, um desafio agora superado pela nova plataforma, conforme noticiado por ScienceDaily.
Avanços na geração e detecção da luz UV ultrarrápida
A inovadora plataforma combina uma fonte de laser UV-C ultrarrápido com detectores feitos de semicondutores bidimensionais (2DSEM) atomicamente finos. Para gerar os pulsos, a equipe utilizou processos não lineares de segunda ordem com correspondência de fase, empregando geração de segundo harmônico em cascata dentro de cristais não lineares, que resultam em pulsos com duração de femtossegundos.
A detecção desses pulsos ocorre eficientemente em temperatura ambiente, utilizando fotodetectores baseados em seleneto de gálio (GaSe) 2DSEM e sua camada de óxido de banda larga (Ga2O3). Um aspecto crucial é que todos os materiais empregados no sistema são compatíveis com técnicas de fabricação escaláveis, um fator determinante para a transição da tecnologia do laboratório para aplicações industriais e comerciais em larga escala.
Em uma demonstração de suas capacidades, os pesquisadores montaram um sistema de comunicação em espaço livre. Neste experimento, a informação foi codificada no laser UV-C pela fonte-transmissor e, posteriormente, decodificada com sucesso pelo sensor semicondutor 2D, que atuou como receptor. Este feito comprova o potencial da luz UV ultrarrápida para sistemas de comunicação robustos e inovadores.
Implicações futuras para a comunicação e a ciência
A Professora Amalia Patané, líder do desenvolvimento de sensores na Universidade de Nottingham, destacou a singularidade dos novos sensores. Eles exibem uma resposta de fotocorrente que varia de linear a superlinear em relação à energia do pulso, uma propriedade altamente desejável. Esta característica fundamental estabelece as bases para a fotônica baseada em UV-C, permitindo operações em escalas de tempo de femtossegundos com uma ampla gama de energias de pulso e taxas de repetição.
O Professor John W. G. Tisch, responsável pela fonte laser no Imperial College London, sublinhou a importância da eficiência na geração de luz laser UV-C. Segundo ele, a alta eficiência de conversão obtida representa um marco significativo e serve como alicerce para otimizações futuras e para o escalonamento do sistema em uma fonte UV-C mais compacta e acessível, beneficiando uma comunidade científica e industrial mais ampla.
A capacidade conjunta de gerar e detectar pulsos de luz UV ultrarrápida em femtossegundos promete ter efeitos transformadores em diversas aplicações avançadas. Isso inclui o aprimoramento de microscopia de super-resolução para diagnósticos biomédicos, sistemas de comunicação seguros em ambientes desafiadores e o desenvolvimento de novas ferramentas para fabricação e processamento de materiais com precisão sem precedentes.
Este avanço representa um salto considerável na compreensão e aplicação da luz UV. À medida que a pesquisa amadurece, espera-se que essa tecnologia não apenas aprimore as capacidades de comunicação em cenários complexos, mas também abra portas para inovações disruptivas em áreas como segurança, saúde e engenharia, onde a manipulação da luz em escalas de tempo ultrarrápidas é crucial para o progresso.
