Em colaboração com o grupo do professor Mordechai Segev (Technion, Instituto de Tecnologia de Israel), físicos do grupo do professor Alexander Szameit (Universidade de Rostock) demonstraram um novo tipo de mecanismo que pode impedir que as ondas de luz se espalhem livremente. Até agora, o efeito físico subjacente havia sido considerado fraco demais para interromper totalmente a expansão da onda. Em seus experimentos recentes, os físicos observaram que tal localização de luz é, no entanto, possível, demonstrando a incrível sensibilidade da propagação de ondas em uma ampla gama de escalas de comprimento espacial. Sua descoberta foi publicada recentemente na revista Science Advances .
Em 1958, Phil Anderson surpreendeu a comunidade científica internacional ao prever que um condutor elétrico (como o cobre) pode se transformar abruptamente em um isolante (como o vidro), quando a ordem do cristal atômico é suficientemente abalada. No jargão dos físicos, tal "desordem" pode prender os elétrons que se movem livremente e, assim, evitar correntes elétricas substanciais através do material. Esse fenômeno físico, conhecido como "localização de Anderson", só pode ser explicado pela mecânica quântica moderna, onde os elétrons são tratados não apenas como partículas, mas também como ondas. Como se vê, esse efeito, pelo qual Phil Anderson recebeu uma parte do Prêmio Nobel de Física de 1977, também se aplica aos cenários clássicos:a desordem também pode suprimir a propagação de ondas sonoras ou mesmo feixes de luz.

A pesquisa dos professores de física Alexander Szameit e Mordechai Segev trata das propriedades da luz e sua interação com a matéria. Recentemente, a equipe do professor Segev fez uma descoberta surpreendente:as ondas de luz podem até mostrar a localização de Anderson induzida se o distúrbio for praticamente para eles. Indo muito além das considerações originais de Phil Anderson, esse novo tipo de distúrbio contém exclusivamente distribuições espacialmente periódicas com certos comprimentos de onda.

"Ingenuamente, seria de esperar que apenas as ondas cujas distribuições espaciais de alguma forma correspondam às escalas de comprimento da desordem podem ser afetadas por ela e potencialmente experimentar a localização de Anderson", explica Sebastian Weidemann, que é Ph.D. aluno do Instituto de Física no grupo do Professor Szameit.

"Outras ondas devem se propagar essencialmente como se não houvesse desordem alguma", continua o Dr. Mark Kremer, que também é do grupo do professor Szameit.

Em contraste, o recente trabalho teórico da equipe do Technion sugeriu que a propagação das ondas poderia ser dramaticamente afetada mesmo por tal "desordem invisível".

"Quando as ondas de luz podem interagir várias vezes com a desordem invisível, um efeito surpreendentemente forte pode se acumular e interromper toda a propagação da luz", diz Ph.D. estudante Alex Dikopoltsev do grupo do professor Segev como ele descreve o efeito.

Em estreita colaboração, os físicos de Rostock e Israel demonstram pela primeira vez o novo mecanismo de localização. "Para isso, construímos materiais artificiais desordenados a partir de quilômetros de fibra óptica. Dispostas de maneira intrincada, nossas redes ópticas emulam a propagação espacial de elétrons em materiais desordenados. Isso nos permitiu observar diretamente como estruturas praticamente invisíveis podem capturar ondas de luz com sucesso ", explica Sebastian Weidemann, que conduziu os experimentos junto com o Dr. Mark Kremer.

As descobertas constituem um avanço significativo na pesquisa fundamental sobre a propagação de ondas em meios desordenados e potencialmente abrem caminho para uma nova geração de materiais sintéticos que aproveitam a desordem para suprimir seletivamente as correntes; seja luz, som ou mesmo elétrons. + Explorar mais

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