A propagação da luz em materiais desordenados é um tema de grande interesse para a comunidade científica, com aplicações nos campos da fotônica e energias renováveis ​​e a descoberta de novos fenômenos fascinantes relacionados à física das ondas.

Uma equipe de pesquisadores com diferentes experiências nas áreas de espectroscopia óptica, a fotônica e a ciência dos materiais relataram um novo efeito físico que demonstra a natureza coerente da luz espalhada por Raman espontânea. O trabalho, publicado recentemente em Nature Photonics com o título "Coherent Backscattering de Raman Light, "abre caminho para o desenvolvimento de um novo campo de pesquisa em sistemas fotônicos complexos que exploram luz espalhada elástica (Rayleigh) e inelástica (Raman).

"Uma densa floresta de fios de silício ultrafinos dispostos de forma desordenada, em que as ondas de luz saltam para frente e para trás inúmeras vezes antes de sair, é o material que nos permitiu revelar este novo fenômeno. O que observamos como um efeito físico macroscópico é a coerência entre as ondas de luz espalhada Raman, que normalmente ocorre na escala de nanômetros, dado pelo comprimento de coerência do fônon, "diz o artigo de Bárbara Fazio (CNR-IPCF, Messina), Matteo Galli (Universidade de Pavia), Francesco Priolo (Universidade de Catania e CNR-IMM) e Diederik Wiersma (LENS, Universidade de Firenze), quem conduziu o estudo.

O fenômeno físico é conhecido como retroespalhamento coerente de luz, que há muito tem sido observada e estudada apenas para luz espalhada elasticamente e agora é demonstrada também para espalhamento de luz inelástica (Raman). A retroespalhamento coerente da luz é um efeito de interferência muito sutil que ocorre em meios de difusão desordenados (como pós semicondutores ou suspensões de micropartículas como leite ou névoa), em que a coerência da onda é preservada mesmo após um grande número de eventos de espalhamento aleatório, eventualmente manifestando-se como um máximo de interferência na direção exata do retroespalhamento. A equipe de pesquisadores demonstrou que esta evidência experimental sobrevive surpreendentemente também para espalhamento inelástico de luz, como o processo Raman espontâneo, contanto que a informação óptica da onda em propagação seja retida. Neste tipo de evento de espalhamento inelástico, a luz perde uma pequena parte de sua energia ao mudar o comprimento de onda (cor). Sua coerência de fase, Contudo, é preservado por um tempo muito curto, tornando assim a interferência entre as ondas espalhadas Raman ainda possível.

O máximo observado de interferência na direção exata do retroespalhamento é, portanto, uma assinatura da natureza coerente dos processos individuais de espalhamento Raman. A data, evidências sobre as propriedades de coerência de espalhamento Raman foram relatadas apenas olhando para a escala nanoscópica, por meio de experimentos complexos de campo próximo usando pontas muito afiadas ou por meio de técnicas de resolução de tempo ultrarrápidas. Desta vez, Contudo, os pesquisadores não confiaram em experimentos complexos ou técnicas avançadas. A combinação das propriedades estruturais únicas de um nanomaterial à base de silício, um procedimento experimental preciso e, sobre tudo, brainstorming eficaz e sinergia entre grupos de pesquisa foram os únicos ingredientes para a observação de um novo fenômeno físico inesperado, que abre o caminho para novas e importantes descobertas.