Quando você olha para o céu e vê nuvens de formas maravilhosas, ou se esforça para espiar através de uma névoa densa e nebulosa, você vê os resultados da "dispersão de Mie", que é o que acontece com a luz interagindo com partículas de um determinado tamanho. Há um crescente corpo de pesquisas que visa manipular esse fenômeno e tornar possível uma série de tecnologias interessantes.



Agora, em um estudo publicado recentemente na Nature Communications , uma equipe de pesquisa multi-institucional, incluindo a Universidade de Osaka, superou o que se pensava serem limitações fundamentais de como aumentar a eficiência da dispersão de Mie. O artigo é intitulado "Engenharia multipolar por ressonância de deslocamento:um novo grau de liberdade de ressonância de Mie".

Pesquisadores no campo da metafotônica usam fenômenos como o espalhamento de Mie para gerar resultados de dispositivos que não são possíveis com nanomateriais convencionais, por exemplo, tecnologia de vigilância de baixa potência.

Durante muitos anos, porém, os investigadores pensaram que a dispersão de Mie só pode ser manipulada alterando o comprimento de onda da luz ou o tamanho da nanoestrutura com a qual interage. Superar essa limitação – ampliando estudos recentes que focaram no alinhamento entre o laser e as nanoestruturas – foi o objetivo do presente trabalho.

“Na nossa abordagem, desalinhamos o laser incidente”, explica Yu-Lung Tang, principal autor do estudo. "Em outras palavras, deslocamos a posição da iluminação em escala nanométrica do centro da nanoestrutura alvo."

Ao fazer isso, os pesquisadores descobriram que a dispersão exibida pelas nanoestruturas de silício dependia da extensão do desalinhamento do laser fortemente focado com o centro da nanoestrutura. Um desalinhamento de apenas 100 nanômetros poderia induzir o espalhamento ressonante de Mie maximizado que foi anteriormente obscurecido porque a microscopia convencional usa iluminação de luz de onda plana.

Essas descobertas podem aumentar a eficiência das tecnologias ópticas. Por exemplo, o trabalho da equipe poderia ajudar os pesquisadores a desenvolver transistores totalmente ópticos, ou seja, transistores que usam luz em vez de eletricidade e excedem o desempenho de seus equivalentes eletrônicos convencionais.

"Estamos entusiasmados porque expandimos os fundamentos da centenária teoria da luz da dispersão de Mie," afirma Junichi Takahara, autor sénior. "As aplicações são amplas e estão atualmente em andamento em nosso laboratório."

Este trabalho é um passo importante na nossa compreensão das interações luz-matéria. Além disso, estes resultados não se limitam ao silício e o laser incidente não precisa de ter um comprimento de onda visível, encorajando avanços emocionantes na metafotónica e trazendo tecnologias fantásticas, como dispositivos de camuflagem, um passo mais perto da realidade.

Mais informações: Yu-Lung Tang et al, Engenharia multipolar por ressonância de deslocamento:um novo grau de liberdade de ressonância de Mie, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-43063-y
Informações do diário: Comunicações da Natureza

Fornecido pela Universidade de Osaka