Um esquema baseado em luz polarizada linearmente e seu segundo harmônico para gerar fotocorrente em materiais topológicos e não topológicos. Crédito:Adaptado da Revisão Física B (2024). DOI:10.1103/PhysRevB.109.104309 Os pesquisadores há muito se perguntam se a luz pode ser convertida de forma eficiente em eletricidade. Métodos realistas e eficientes para gerar eletricidade a partir da luz, a fotocorrente, tem inúmeras aplicações potenciais na conversão limpa de energia, processamento de informações, sensores, fotodetectores e muitos outros usos optoeletrônicos.
A questão motivou os cientistas a buscar novos materiais quânticos. Recentemente, pesquisadores do Instituto Indiano de Tecnologia (IIT) de Bombaim apresentaram um método engenhoso não apenas para gerar fotocorrente de maneira independente do material, mas também para ajustá-la e adaptá-la de forma eficiente para uso generalizado.
A geração de fotocorrentes a partir de semimetais de Weyl é um tema quente devido à sua natureza topológica. Embora o semimetal de Weyl forneça robustez a perturbações externas, a fotocorrente só foi restrita a certas classes de simetria dos semimetais de Weyl.
Pesquisa recente publicada na Physical Review B demonstra que uma configuração de luz polarizada circularmente de cor única gera fotocorrente em um semimetal de Weyl, independentemente de sua simetria subjacente e detalhes estruturais.
O uso de um pulso de laser intenso desbloqueia a fotocorrente dependente da helicidade, que também é ajustável com a elipticidade da luz. O método destacado de geração de fotocorrente mostra suscetibilidade à amplitude, fase e helicidade da luz polarizada circularmente.
Além disso, a fotocorrente reduz gradualmente a zero quando a elipticidade da luz transita de circular para linear. Isso levou à novidade do método em relação às tentativas anteriores usando rajadas ultracurtas de duas frequências de luz em semimetais de Weyl. Os métodos anteriores têm apenas a intensidade como parâmetro de controle para adaptar a fotocorrente.
Indo um passo além, os pesquisadores também ilustram que a fotocorrente pode ser gerada usando um par de pulsos linearmente polarizados, a configuração experimental mais fácil concebível em outra publicação na Physical Review B . Amar Bharati, o investigador principal deste trabalho, demonstrou com sucesso que uma luz intensa e os seus segundos harmónicos mais fracos são suficientes para converter luz em eletricidade de forma eficiente.
As vantagens que esta nova abordagem oferece são múltiplas. Primeiro, gera uma fotocorrente universal em materiais topológicos e não topológicos. Em segundo lugar, pode ser adaptado ajustando o ângulo entre os planos de polarização e a relação de amplitude de duas luzes. Terceiro, pode ser ajustado ainda mais introduzindo um atraso entre duas rajadas de luz.
O professor Gopal Dixit, também autor de ambos os artigos, diz:"Nos campos de rápido progresso de fotodetectores e optoeletrônica, um método universal para gerar fotocorrente adiciona novas dimensões. Por um lado, para processamento de informações, a geração de fotocorrente à vontade em uma configuração simples, por outro lado, um fotodetector para luz intensa resolve a necessidade iminente de caracterizar a luz intensa."
