p Há muito tempo se pensa que dois é uma companhia e três é uma multidão. Mas engenheiros elétricos e de sistemas da Washington University em St. Louis e seus colaboradores mostraram que a adição de um terceiro nanoscatter, complementando dois nanoscatterers de "sintonia", a um ressonador fotônico é uma festa fascinante da física. p Especificamente, os dois nanoscatterers de ajuste definem o ressonador em um "ponto excepcional, "um estado especial de um sistema no qual fenômenos incomuns podem ocorrer. O terceiro nanoscatter perturba o sistema, e como um valentão desagradável de playground, quanto menor for, mais resposta recebe.

p A equipe da Washington University, liderado por Lan Yang, o Edwin H. &Florence G. Skinner Professor de Engenharia Elétrica e de Sistemas, fez grandes avanços recentemente no estudo e manipulação da luz. A descoberta mais recente da equipe da capacidade de detecção de microrressonadores pode ter impactos na criação de dispositivos biomédicos, dispositivos eletrônicos e de detecção de risco biológico.

p "É um desafio detectar objetos em nanoescala, como nanopartículas, "Yang disse." Se o objeto for muito pequeno, introduz pouca perturbação a um sistema de detecção. Utilizamos uma característica topológica incomum associada a pontos excepcionais de um sistema físico para melhorar a resposta de um sensor óptico a perturbações muito pequenas, como aqueles introduzidos por objetos em nanoescala. A beleza do sensor de ponto excepcional é quanto menor a perturbação, quanto maior o aprimoramento em comparação com um sensor convencional. "

p O sistema de sensores de Yang pertence a uma categoria chamada ressonadores de modo de galeria sussurrante (WGM), que funcionam como a famosa galeria de sussurros da Catedral de São Paulo em Londres, onde alguém de um lado da cúpula pode ouvir uma mensagem falada para a parede por alguém do outro lado. Ao contrário da cúpula, que tem ressonâncias ou pontos ideais na faixa audível, o sensor ressoa em frequências de luz.

p "O chamado 'ponto excepcional' confere a um sensor de galeria silenciosa um desempenho excepcional para detectar objetos em nanoescala, ultrapassando os sensores convencionais de galeria de sussurro, "disse Weijian Chen, um estudante de doutorado em engenharia elétrica no laboratório de Yang. "Surpreendentemente, quanto menor for o objeto alvo, melhor será o desempenho do nosso novo sensor. "

p O WGM de Yang apresenta dois dispersores de sílica, ou nanopontas, que se fixou no toroide, ou fio em forma de donut, a avenida para milhões de pacotes de luz chamados fótons atravessarem. Esses dispositivos ajustam vários parâmetros no sistema para influenciar o funcionamento. Usando sistemas de nanoposicionamento, os pesquisadores podem mover os dispersores e aumentar o tamanho e até mesmo introduzir outro meio - uma partícula de vírus, por exemplo - no campo para perturbar o campo e acenar para um ponto excepcional.

p Nos experimentos mais recentes da equipe, os dois nanoscatters "afinados" trazem o ressonador a pontos excepcionais; a terceira partícula perturba o sistema de seus pontos excepcionais e leva a uma divisão de frequência. Por causa da topologia de raiz quadrada muito complexa perto de um ponto excepcional, a divisão de frequência, que é o sinal de detecção, é representado matematicamente como a raiz quadrada da força de perturbação. É significativamente maior do que o tradicional, esquemas de detecção de pontos não excepcionais usando perturbações muito pequenas.

p Yang e seu grupo estão explorando o uso do ponto excepcional em estudos de imagem fotoacústica e outros cenários onde buscam o desenvolvimento de "modos de transporte de luz não convencionais, ' ela disse. "Deve haver muitas aplicações decorrentes disso."