(Phys.org) —Ao iluminar uma fina película de água com pulsos de laser ultracurtos, físicos demonstraram que a água líquida pode gerar ondas terahertz (THz), que estão sendo pesquisados ​​para aplicações como transmissão de dados sem fio, controle de qualidade industrial, e imagens de alta resolução com capacidade de penetração.

Os pesquisadores, liderado por Xi-Cheng Zhang, o professor M. Parker Givens do Instituto de Óptica da Universidade de Rochester, em Nova York, bem como na Capital Normal University em Pequim e na ITMO University em São Petersburgo, Rússia, publicaram um artigo sobre a geração de ondas THz a partir da água em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

O resultado é surpreendente porque a água em massa é um forte absorvedor de luz na faixa de frequência THz, e assim por muito tempo parecia muito improvável que a água líquida pudesse servir como fonte de radiação THz. Pesquisadores já mostraram, Contudo, que a água pode emitir luz em outras frequências, incluindo luz branca, e esse vapor de água pode emitir ondas THz. A chave para fazer com que a água líquida gere ondas THz, como os cientistas mostram no novo estudo, é usar uma película de água de fluxo livre muito fina (menos de 200 μm de espessura).

"Embora possa ser muito cedo para prever quaisquer aplicações industriais ou comerciais para o nosso trabalho neste momento, Acho que é a última peça do quebra-cabeça, "Zhang disse Phys.org . "Sólido, gás, e o plasma já foi usado para gerar ondas THz, mas não líquido. Com líquido, especialmente água, quatro estados da matéria já foram usados ​​como fontes THz. "

Em seus experimentos, os pesquisadores focalizaram pulsos de laser de femtossegundos (que têm uma duração da ordem de um picossegundo, ou 10 ^-12 segundos) dentro da película de água. Os pulsos de laser criam um plasma no filme de água, que ioniza as moléculas de água, gerando elétrons livres, e, eventualmente, emitindo radiação THz.

Pesquisas anteriores mostraram que as ondas THz podem ser geradas a partir de várias outras fontes, incluindo plasma de ar. Contudo, os cientistas no novo estudo descobriram que a radiação THz da água exibe características muito diferentes em comparação com a radiação THz do plasma do ar. Por exemplo, uma duração de pulso de laser mais longa aumenta a quantidade de energia de radiação THz gerada a partir da água, mas para plasma de ar o oposto é verdadeiro:um pulso mais curto aumenta a radiação THz. Os cientistas também descobriram que, quando posicionado longe do ângulo de incidência normal de excitação óptica, a força da radiação THz da água depende da polarização do feixe de laser, enquanto a radiação THz do plasma de ar é independente da polarização.

Os pesquisadores explicam que essas observações não podem ser totalmente explicadas pela compreensão atual dos físicos dos mecanismos envolvidos na geração de ondas THz. Eles esperam que uma investigação mais aprofundada das interações laser-água levará a uma melhor compreensão da física por trás das novas observações, e possivelmente para novos aplicativos.

“A água é o elemento mais importante do corpo humano e da nossa terra, "Disse Zhang." Usar água para gerar ondas THz é um passo para entender o papel da água nesta faixa de frequência. Anteriormente, tentamos evitar água na maioria das aplicações THz. Agora provavelmente usaremos água para a geração de ondas THz intensas. "

© 2017 Phys.org