p Nas últimas décadas, telefones celulares e outros dispositivos sem fio tornaram-se recursos centrais da vida em todo o mundo. Esses dispositivos irradiam quantidades variadas de energia eletromagnética e, assim, projetam campos elétricos no espaço circundante. É crucial para o projeto e implantação desses dispositivos que eles tenham medições precisas e rastreáveis ​​para campos elétricos e energia irradiada. Até recentemente, Contudo, não foi possível construir sondas autocalibradas que pudessem gerar medidas independentes e absolutas desses valores de campo elétrico. p "As sondas de campo elétrico existentes dependem de um processo de calibração que apresenta uma espécie de dilema do ovo e da galinha, "disse Christopher L. Holloway, um cientista do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia. "Para calibrar uma sonda, temos que usar um campo conhecido. Mas para ter um campo conhecido, devemos usar uma sonda calibrada. "

p Para resolver este problema, Holloway e seus colegas desenvolveram um novo método para medir campos elétricos e uma nova sonda para realizar essas medições. Eles compartilham seu trabalho esta semana no Journal of Applied Physics .

p "A base de nossa metodologia é uma técnica bem estudada chamada 'Transparência Eletromagneticamente Induzida' (EIT). A EIT envolve um meio que normalmente absorve luz, e usa um sistema de dois lasers ajustados para a transição entre os estados dos átomos no meio para torná-lo transparente, "Holloway disse.

p "Uma de nossas principais inovações envolve átomos alcalinos excitantes em um meio para um Rydberg, ou de alta energia, Estado. Nessas circunstâncias, um campo elétrico de radiofrequência pode ser usado para excitar os átomos para o próximo estado de transição atômica, fazendo com que o sinal EIT se divida em dois, "disse Holloway." A divisão do espectro do sinal EIT é facilmente medida e é diretamente proporcional à amplitude do campo elétrico de radiofrequência aplicada. "

p O resultado líquido é que a força de um campo elétrico pode ser calculada medindo a frequência com um alto grau de precisão e usando a constante de Planck, que em breve será reconhecida como uma unidade definida pelo Sistema Internacional de Unidades (SI). Como corolário, esta técnica de medição tem um caminho de rastreabilidade SI direto, uma característica importante para organizações internacionais de metrologia. Também seria considerado autocalibrado porque é baseado em ressonâncias atômicas.

p Além dessas melhorias metodológicas, a nova técnica promete expandir dramaticamente o escopo dos campos elétricos que podem ser medidos.

p "Atualmente, não há como realizar medições calibradas de campos elétricos com frequências que excedem 110 GHz, "Holloway disse." Esta nova técnica resolve este problema e pode permitir a medição calibrada de campos elétricos com frequências tão grandes quanto um terahertz. Essa largura de banda expandida será relevante para as futuras gerações de sistemas de telecomunicações móveis sem fio. "

p "Outro benefício importante é que ele permite uma resolução espacial muito pequena ao gerar imagens de microondas. Em princípio, deve permitir a geração de imagens de distribuições de campo de microondas com uma resolução da ordem dos comprimentos de onda ópticos, muitas ordens de magnitude menores que os comprimentos de onda de microondas. Isso pode ser particularmente útil para a medição de campos elétricos em reinos biomédicos, "Holloway disse.

p Holloway e seus colegas projetaram uma sonda que consiste em uma célula de vapor acoplada a fibra que pode ser usada para medir campos elétricos com esta nova técnica. Daqui para frente, eles pretendem trabalhar com outros colaboradores na miniaturização da tecnologia.