Uma compreensão amplamente aceita da radiação eletromagnética foi desafiada em pesquisas recentemente publicadas conduzidas na Universidade de Strathclyde.
O estudo descobriu que a correspondência direta normal entre as larguras de banda da fonte de corrente e a radiação emitida pode ser quebrada. Isso foi conseguido pela extração de radiação de banda estreita com alta eficiência, sem fazer a oscilação da banda estreita atual.
A descoberta produziu fontes de luz de banda estreita em meios onde a radiação eletromagnética normalmente não seria possível. É uma ferramenta poderosa para os cientistas que lhes permite compreender as complexidades de como os materiais, ou mesmo moléculas biológicas, comportar-se sob diferentes condições, que tem um grande impacto na vida das pessoas através do desenvolvimento de novos produtos e tratamentos médicos.
A pesquisa, publicado em Relatórios Científicos , também envolveu pesquisadores do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST) e do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju (GIST), ambos na Coreia do Sul.
Professor Dino Jaroszynski, do Departamento de Física de Strathclyde, conduziu o estudo. Ele disse:"Fontes de luz coerentes, como lasers, têm muitos usos, da comunicação à sondagem da estrutura da matéria. A fonte mais simples de radiação eletromagnética coerente é uma corrente elétrica oscilante em uma antena. Contudo, existem muitos outros dispositivos baseados nessas leis básicas da física, como o laser de elétrons livres, que produz radiação de raios-X coerente, ou magnetrons encontrados em fornos de microondas.
"Nosso estudo mostrou que algumas mídias comuns com propriedades ópticas interessantes podem ser aproveitadas se incorporadas, ou enterrar, uma fonte de corrente oscilante neles. Meios de comunicação como plasma, semicondutores e estruturas fotônicas têm um 'corte', onde a propagação da radiação eletromagnética com frequências inferiores à frequência de 'corte' não é possível; notamos que a impedância da radiação é aumentada no corte.
"Uma consequência disso é que, para uma fonte de corrente de banda larga imersa neste tipo de meio dispersivo, o 'modo' de frequência de corte é aprimorado seletivamente devido à lei de Ohm, resultando em emissão de largura de banda estreita. O curioso é que a nova física ainda deva estar oculta no comportamento clássico de corte; em nossa pesquisa, descobrimos uma face oculta do corte e percebemos um novo paradigma de fontes de luz de banda estreita na mídia que normalmente não permitiria a propagação da radiação eletromagnética. Esta é uma ideia extremamente simples, baseada na teoria da física direta, que parece ter sido negligenciada.
"Esta é uma descoberta teórica muito empolgante que surge de uma colaboração intercontinental muito frutífera. Ela mostra que devemos sempre manter a mente aberta e questionar até mesmo suposições básicas. Esperamos demonstrar esse fenômeno no Centro Escocês com sede em Strathclyde para a aplicação de aceleradores baseados em plasma; existem inúmeras aplicações de radiação eletromagnética e a fonte proposta deve ter um grande impacto se formos capazes de demonstrá-la experimentalmente. "
Professor Min Sup Hur da UNIST, República da Coreia do Sul, quem lidera o trabalho da UNIST, disse:"Esta nova descoberta é cientificamente interessante, porque nos leva a ver o fenômeno da radiação eletromagnética de um ponto de vista completamente diferente. Esperamos a frutífera colaboração internacional, que nos trouxe a esta descoberta teórica, vai continuar com a demonstração experimental da ideia. "
Fontes de luz modernas, ou, De forma geral, fontes eletromagnéticas usadas como ferramentas científicas requerem boa coerência, monocromaticidade, e alta potência de emissão. Coerência e largura de banda estreita - ou monocromática - são propriedades importantes da radiação eletromagnética que permitem que ela seja usada para observar mudanças na estrutura de materiais sujeitos a estímulos, como um pulso de laser intenso curto; as propriedades do material são deduzidas de mudanças que são evidentes em estudos de sondas de bombeamento. Uma analogia seria fazer um filme reunindo muitos instantâneos de lapso de tempo para animar as mudanças que estão ocorrendo no material após ele ter sido estimulado.
O principal desafio é tornar monocromáticas as fontes de radiação eletromagnética de alta potência. Isso geralmente é feito tornando a banda estreita da corrente oscilante ou filtrando o espectro, o que é extremamente ineficiente. É complicado, e pode ser caro, para reduzir a largura de banda de uma fonte de corrente enquanto mantém ou aumenta sua potência irradiada.
The Research Excellence Framework 2014, a avaliação abrangente da pesquisa das universidades do Reino Unido, classificou a pesquisa de Física da University of Strathclyde em primeiro lugar no Reino Unido, com 96% da produção avaliada como líder mundial ou excelente internacionalmente.
