No final do século 18, Ernst Chladni, um cientista e músico, descobriu que as vibrações de uma placa rígida podiam ser visualizadas cobrindo-a com uma fina camada de areia e desenhando um arco em sua borda. Com o movimento do arco, a areia salta e se desloca, coleta ao longo das linhas nodais da vibração. A descoberta desses padrões por Chladni lhe valeu o apelido, "pai da acústica." Sua descoberta ainda é usada na concepção e construção de instrumentos acústicos, como guitarras e violinos.

Recentemente, os investigadores descobriram um efeito semelhante com objetos vibrantes muito menores, excitados por ondas de luz. Quando a luz laser é usada para direcionar o movimento de um objeto fino, membrana rígida, ele desempenha o papel de arco no experimento original de Chladni e a membrana vibra em ressonância com a luz. Os padrões resultantes podem ser visualizados por meio de uma matriz de pontos quânticos (QDs), onde essas estruturas minúsculas emitem luz em uma frequência que responde ao movimento. O avanço é relatado esta semana em uma reportagem de capa da Cartas de Física Aplicada .

Além de ser uma versão moderna de um fenômeno antigo, a nova descoberta pode levar ao desenvolvimento de dispositivos de detecção, bem como métodos para controlar as características de emissão de QDs. Uma vez que a frequência da luz emitida pelos QDs está correlacionada com o movimento da membrana subjacente, novos dispositivos para detecção de movimento, como acelerômetros, pode ser imaginado. Uma aplicação reversa também é possível, uma vez que o movimento da membrana subjacente pode ser usado para controlar a frequência da luz emitida pelos QDs.

Os minúsculos dispositivos no trabalho relatado aqui consistem em uma fatia de semicondutor de 180 nanômetros de espessura, suspenso como um trampolim sobre um substrato sólido. Uma série de QDs, análogo à areia no exemplo acústico, estão embutidos na fatia, cuja espessura é inferior a um décimo de um por cento da de um cabelo humano.

Um segundo laser de sonda é usado para visualizar as ressonâncias resultantes. Os QDs absorvem a luz da sonda e emitem um segundo pulso de luz em resposta, que é captado por um detector e encaminhado para um display. Os padrões resultantes são notavelmente como aqueles visualizados no experimento acústico original de Chladni, mesmo que o novo dispositivo seja movido inteiramente pela luz.

Uma possível aplicação desta descoberta, de acordo com Sam Carter, do Naval Research Lab, que é um dos autores do artigo, é sentir forças sutis produzidas por objetos densos próximos. "Materiais nucleares ocultos podem ser detectáveis, " ele disse, "já que materiais densos como o chumbo são usados ​​para proteger os dispositivos."

A blindagem altamente densa necessária para materiais nucleares causa pequenas anomalias gravitacionais e pequenos movimentos que podem ser detectados por um dispositivo baseado no princípio descoberto aqui. Os investigadores planejam continuar seu trabalho observando o spin eletrônico. Espera-se que as técnicas para medir o efeito no spin aumentem a sensibilidade dos dispositivos.