p Ouro. A palavra traz à mente os anéis de casamento, tesouro enterrado e Califórnia na década de 1840. Mas quando o ouro é reduzido para 1/100, 000 do tamanho de um cabelo humano, ele assume uma personalidade inteiramente nova. p Ao anexar nanopartículas de ouro à superfície de um microlaser, pesquisadores da Escola de Engenharia USC Viterbi demonstraram um pente de frequência que ocupa menos espaço e requer 1000 vezes menos energia do que a tecnologia de pente atual.

p Um pente de frequência é um dispositivo que pode criar um arco-íris de luz a partir de uma única cor. Esses dispositivos têm sido usados ​​para melhorar a segurança cibernética, detecção de produtos químicos tóxicos, e GPS. Contudo, esses pentes industriais são gerados usando grandes sistemas que requerem watts de potência de entrada. A fim de criar sistemas menores que possam permitir aplicações residenciais ou portáteis, os requisitos de energia para geração de comprimento de onda e o tamanho do dispositivo devem ser reduzidos significativamente.

p A equipe de pesquisa liderada por Andrea Armani, professor do Departamento de Engenharia Química e Ciência dos Materiais da Família Mork, demonstrou combs de frequência exigindo apenas miliwatts de potência de entrada, anexando nanobastões de ouro à superfície de um único microlaser. A interação da luz do microlaser com as partículas de ouro resulta na geração de muitos comprimentos de onda adicionais. Este processo é ainda melhorado por um revestimento de polímero nas nanopartículas. A redução de energia diminui a pegada do sistema e leva a tecnologia do laboratório para aplicações do mundo real onde o consumo de energia e o tamanho são importantes.

p "Esses resultados exemplificam o que pode acontecer se pesquisadores de diferentes áreas trabalharem juntos em um problema de ciência básica que tenha impacto de pesquisa aplicada, "disse Armani, a cadeira Ray Irani em Engenharia e Ciência dos Materiais, cujo laboratório faz parte do novo USC Michelson Center for Convergent Bioscience.

p "Combinando experiência em óptica e nanomateriais, fizemos um progresso excepcionalmente rápido que desafiou e refutou o pensamento convencional na área de que as nanopartículas de ouro seriam prejudiciais ao laser. "

p O co-autor Vinh Diep descreve o projeto como o uso de inovações em nanomateriais para resolver um problema de óptica integrada.

p “O papel dos nanobastões de ouro é aumentar a intensidade da luz que circula no dispositivo, "Diep disse." A luz de maior intensidade pode interagir com moléculas orgânicas na superfície do ouro para gerar outros comprimentos de onda de luz. Esse efeito combinado permite que a geração do pente comece com uma potência muito menor do que a abordagem tradicional de laser pulsado. "

p Diep, um aluno de doutorado em ciência de materiais, explicou que um pente de frequência que contém numerosos comprimentos de onda de emissão em uma grande faixa de comprimento de onda é vantajoso. Ao usar o revestimento de nanorod de ouro, a equipe de pesquisa observou um pente que pode abranger uma faixa de comprimento de onda de 300 nanômetros. Sem os nanobastões de ouro, um pente não pode ser gerado com a mesma potência.

p A demonstração de uma grande variedade mostra o forte potencial do dispositivo para aplicações no desenvolvimento de um sistema de espectroscopia química portátil, onde o sinal químico ocorre apenas em um comprimento de onda específico, e a precisão depende da fonte de luz.

p A pesquisa foi liderada por Vinh Diep e Rigoberto Castro-Beltrán, um USC-Conacyt Scholar na Universidade de Guanajuato. Outros pesquisadores de engenharia envolvidos foram o aluno de doutorado Soheil Soltani e o pós-doutorado Eda Gungor. O estudo foi aceito para publicação em ACS Photonics .