Pesquisadores na Austrália descobriram uma maneira de manipular a luz laser por uma fração do custo da tecnologia atual.

A descoberta, publicado em Ciência Avançada , poderia ajudar a reduzir os custos em setores tão diversos como telecomunicações, diagnósticos médicos e optoeletrônica de consumo.

A equipe de pesquisa, liderado pelo Dr. Girish Lakhwani da University of Sydney Nano Institute and School of Chemistry, usou cristais baratos, conhecidos como perovskitas, para fazer rotadores Faraday. Eles manipulam a luz em uma variedade de dispositivos na indústria e na ciência, alterando uma propriedade fundamental da luz - sua polarização. Isso dá aos cientistas e engenheiros a capacidade de estabilizar, bloquear ou orientar a luz sob demanda.

Os rotadores Faraday são usados ​​na fonte de banda larga e outras tecnologias de comunicação, bloquear a luz refletida que, de outra forma, desestabilizaria lasers e amplificadores. Eles são usados ​​em comutadores ópticos e sensores de fibra óptica também.

Dr. Lakhwani disse:"O mercado global de interruptores ópticos sozinho vale mais de US $ 4,5 bilhões e está crescendo. A principal vantagem competitiva que os perovskitas têm sobre os isoladores Faraday atuais é o baixo custo do material e a facilidade de processamento que permitiria a escalabilidade . "

A data, o padrão da indústria para rotadores Faraday são granadas à base de térbio. Dr. Lakhwani e colegas do Centro de Pesquisa Australiano de Excelência em Exciton Science usaram perovskitas de haleto de chumbo, o que poderia ser uma alternativa menos dispendiosa.

O Dr. Lakhwani disse:"O desenvolvimento e a absorção de nossa tecnologia poderiam ser auxiliados pelo excelente posicionamento da Austrália na região da Ásia-Pacífico, que está crescendo rapidamente devido ao aumento dos investimentos em sua infraestrutura de comunicação de alta velocidade. "

Adaptando perovskitas

As perovskitas de haleto de chumbo usadas pelo grupo Lakhwani são uma classe de materiais que vem ganhando muita força na comunidade científica, graças a uma combinação de excelentes propriedades ópticas e baixos custos de produção.

"O interesse por perovskitas realmente começou com células solares, "disse o Dr. Randy Sabatini, um pesquisador de pós-doutorado que lidera o projeto no grupo Lakhwani.

"Eles são eficientes e muito mais baratos do que as células de silício tradicionais, que são feitos usando um processo caro conhecido como método Czochralski ou Cz. Agora, estamos olhando para outro aplicativo, Rotação Faraday, onde os padrões comerciais também são feitos usando o método Cz. Assim como nas células solares, parece que os perovskitas também podem competir aqui. "

Nesse artigo, a equipe mostra que o desempenho das perovskitas pode rivalizar com os padrões comerciais para certas cores dentro do espectro visível.

Colaboração é a chave

"Como parte do ARC Center of Excellence in Exciton Science (ACEx), nos beneficiamos da troca de ideias por meio deste centro de alto calibre, "Disse o Dr. Lakhwani. Os colaboradores incluíram os grupos ACEx do Professor Udo Bach na Monash University e do Dr. Asaph Widmer-Cooper em Sydney, bem como o grupo da Professora Anita Ho-Baillie na UNSW. O professor Ho-Baillie, desde então, ingressou na Universidade de Sydney como o primeiro John Hooke Chair of Nanocience.

"Já faz algum tempo que olhamos para a rotação de Faraday, "Dr. Lakhwani disse." É muito difícil encontrar materiais processados ​​em solução que giram a polarização da luz de forma eficaz. Com base em sua estrutura, esperávamos que os perovskitas fossem bons, mas eles realmente superaram nossas expectativas. "

Olhando para a frente, a busca por outros materiais de perovskita deve ser auxiliada pela modelagem.

"Para a maioria dos materiais, a teoria clássica usada para prever a rotação de Faraday tem um desempenho muito ruim, "disse o Dr. Stefano Bernardi, um pesquisador de pós-doutorado no grupo Widmer-Cooper da Universidade de Sydney. "Contudo, para perovskitas o acordo é surpreendentemente bom, portanto, esperamos que isso nos permita criar cristais ainda melhores. "

A equipe também realizou simulações térmicas para entender como um dispositivo real funcionaria. Contudo, ainda há trabalho a ser feito para tornar a aplicação comercial uma realidade.

“Pretendemos continuar a melhorar a transparência do cristal e a reprodutibilidade do crescimento, "disse Chwenhaw Liao, da UNSW. "Contudo, estamos muito felizes com o progresso inicial e otimistas para o futuro. "