Num avanço que poderá abrir caminho para novos materiais e tecnologias quânticas, os cientistas descobriram como a luz se comporta em sólidos informes, conhecidos como materiais amorfos, que não possuem a estrutura cristalina regular dos sólidos tradicionais. Esta descoberta, publicada na revista Nature, lança luz sobre as propriedades misteriosas destes materiais desordenados e pode levar a avanços em campos como a óptica, a optoelectrónica e a energia renovável.

Materiais amorfos, como vidro e certos polímeros, estão ao nosso redor. Eles são frequentemente usados ​​em objetos do cotidiano, como janelas, garrafas e sacolas plásticas. Apesar da sua presença generalizada, compreender como a luz interage com estes materiais tem sido um desafio devido à sua falta de ordem de longo alcance.

No novo estudo, uma equipe internacional de pesquisadores, liderada por cientistas da Universidade de Cambridge e da Universidade de Pós-Graduação do Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa (OIST), enfrentou esse desafio combinando cálculos teóricos com técnicas experimentais de ponta.

A equipe se concentrou em um tipo específico de material amorfo conhecido como vidro calcogeneto. Eles usaram uma combinação de espalhamento de raios X e simulações de computador para mapear a intrincada estrutura atômica do vidro e entender como ela influenciava o comportamento da luz.

Os resultados revelaram que a luz não se move através de materiais amorfos da mesma forma que nos cristais. Em vez disso, exibe um comportamento complexo que pode ser descrito como uma combinação de propriedades semelhantes a ondas e partículas. Esta descoberta desafia a visão tradicional da luz como uma onda simples e abre novas possibilidades para a manipulação da luz nestes sistemas desordenados.

Os pesquisadores também descobriram que as propriedades da luz em materiais amorfos dependem do arranjo específico dos átomos dentro do material. Esta descoberta sugere que pode ser possível projetar e projetar materiais amorfos com propriedades ópticas personalizadas para aplicações específicas.

“Nosso trabalho abre novos caminhos para explorar e compreender o comportamento da luz em materiais amorfos”, disse o professor Steve Elliott, autor sênior do estudo da Universidade de Cambridge. “Esse conhecimento pode levar ao desenvolvimento de novos materiais e dispositivos com propriedades ópticas avançadas, como células solares eficientes, fibras ópticas e sensores”.

As descobertas da equipe têm implicações para campos além da óptica. Por exemplo, os materiais amorfos também são candidatos promissores para utilização em tecnologias quânticas, onde a capacidade de controlar e manipular a luz a nível quântico é crucial para o avanço da computação quântica e da comunicação quântica.

“A capacidade de compreender e controlar a luz em materiais amorfos é essencial para concretizar todo o potencial destes materiais em diversas aplicações tecnológicas”, disse o professor Takeshi Egami, coautor do estudo do OIST.

O estudo representa um avanço significativo em nossa compreensão dos materiais amorfos e suas interações com a luz. Abre caminho para mais investigação e inovação, abrindo novos caminhos para explorar o fascinante mundo dos sólidos desordenados e as suas potenciais aplicações em vários campos científicos e tecnológicos.