É sempre bom quando o seu trabalho árduo reflete bem em você.

Com a descoberta da rotação de polarização gigante da luz, isso é literalmente assim.

O ultrafino, filmes de nanotubos de carbono altamente alinhados feitos pela primeira vez pelo físico Junichiro Kono da Rice University e seus alunos alguns anos atrás acabaram por ter um fenômeno surpreendente esperando por você:a capacidade de tornar possível a rotação de polarização terahertz altamente capaz.

Essa rotação não significa que os filmes estão girando. Isso significa que a luz polarizada de um laser ou outra fonte agora pode ser manipulada de maneiras que antes estavam fora de alcance, tornando-o totalmente visível ou opaco com um dispositivo extremamente fino.

A rotação óptica única acontece quando pulsos de luz polarizados linearmente passam pelo filme de 45 nanômetros e atingem a superfície de silício na qual ele se encontra. A luz salta entre o substrato e o filme antes de finalmente refletir de volta, mas com sua polarização girada em 90 graus.

Isso só ocorre, Kono disse, quando a polarização da luz de entrada está em um ângulo específico em relação à direção de alinhamento do nanotubo:o "ângulo mágico".

A descoberta do autor principal Andrey Baydin, um pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Kono, é detalhado em Optica . O fenomeno, que pode ser ajustado alterando o índice de refração do substrato e a espessura do filme, pode levar a robusto, dispositivos flexíveis que manipulam ondas terahertz.

Kono disse fácil de fabricar, rotadores de polarização de banda larga ultrafinos que resistem a altas temperaturas enfrentarão um desafio fundamental no desenvolvimento de dispositivos ópticos terahertz. Os dispositivos volumosos disponíveis até agora permitem apenas ângulos de polarização limitados, portanto, dispositivos compactos com mais capacidade são altamente desejáveis.

Como a radiação terahertz passa facilmente por materiais como plásticos e papelão, eles podem ser particularmente úteis na fabricação, controle de qualidade e monitoramento de processos. Eles também podem ser úteis em sistemas de telecomunicações e para triagem de segurança, porque muitos materiais têm assinaturas espectrais exclusivas na faixa de terahertz, ele disse.

"A descoberta abre novas possibilidades para placas de onda, "Baydin disse. Uma placa de onda altera a polarização da luz que viaja por ela. Em dispositivos como espectrômetros terahertz usados ​​para analisar a composição molecular de materiais, ser capaz de ajustar a polarização em até 90 graus permitiria a coleta de dados em uma resolução muito mais precisa.

"Descobrimos que especificamente em comprimentos de onda do infravermelho distante - em outras palavras, na faixa de frequência terahertz - essa anisotropia é quase perfeita, "Disse Baydin." Basicamente, não há atenuação na polarização perpendicular, e então atenuação significativa na direção paralela.

"Nós não procuramos por isso, "disse ele." Foi completamente uma surpresa. "

Ele disse que a análise teórica mostrou que o efeito é inteiramente devido à natureza dos filmes de nanotubos altamente alinhados, que eram extremamente finos, mas com cerca de 5 centímetros de diâmetro. Os pesquisadores observaram e confirmaram essa rotação de polarização gigante com experimentos e modelos de computador.

"Usualmente, as pessoas têm que usar placas de onda de quartzo com milímetros de espessura para girar a polarização terahertz, "disse Baydin, que se juntou ao laboratório Kono no final de 2019 e descobriu o fenômeno logo depois disso. "Mas no nosso caso, o filme tem apenas nanômetros de espessura. "

"Placas de onda grandes e volumosas são boas se você as estiver usando apenas em um ambiente de laboratório, mas para aplicativos, você quer um dispositivo compacto, "Kono disse." O que Andrey descobriu torna isso possível.