p Os pontos quânticos são "átomos artificiais" de estado sólido compostos por milhares de átomos (esferas amarelas) embutidos em um semicondutor (esferas azuis). Apesar desta complexidade, as propriedades de emissão de fótons de pontos quânticos eram até agora consideradas como átomos tradicionais, onde uma descrição de emissor pontual é suficiente. Devido às suas dimensões mesoscópicas, Contudo, a descrição do ponto-emissor é revelada para quebrar comparando a emissão de fótons de pontos quânticos com orientações opostas em relação a um espelho metálico.
p Pesquisadores do Quantum Photonics Group da DTU Fotonik em colaboração com o Niels Bohr Institute, A Universidade de Copenhagen surpreendeu o mundo científico com a descoberta de que a emissão de luz por emissores de fótons de estado sólido, os chamados pontos quânticos, é fundamentalmente diferente do que até agora se acreditava. O novo insight pode encontrar aplicações importantes como forma de melhorar a eficiência dos dispositivos de informação quântica. Suas descobertas foram publicadas em 19 de dezembro de 2010 em
Física da Natureza . p Hoje é possível fabricar e adaptar fontes de luz altamente eficientes que emitem um único fóton por vez, que constitui a unidade fundamental de luz. Esses emissores são chamados de pontos quânticos e consistem em milhares de átomos. Apesar das expectativas refletidas nesta terminologia, pontos quânticos não podem ser descritos como fontes pontuais de luz, o que leva à surpreendente conclusão:os pontos quânticos não são pontos!
p Este novo insight foi realizado registrando experimentalmente a emissão de fótons de pontos quânticos posicionados perto de um espelho metálico. Fontes pontuais de luz têm as mesmas propriedades, estejam ou não viradas de cabeça para baixo, e esperava-se que esse fosse o caso também para os pontos quânticos. Contudo, esta simetria fundamental foi violada nos experimentos em DTU, onde uma dependência muito pronunciada da emissão de fótons na orientação dos pontos quânticos foi observada.
p Os resultados experimentais estão em excelente acordo com uma nova teoria de interação de matéria leve desenvolvida por pesquisadores DTU em colaboração com Anders S. Sørensen do Instituto Niels Bohr. A teoria leva em consideração a extensão espacial dos pontos quânticos.
p Na superfície do espelho de metal, existem modos de superfície óptica altamente confinados; os chamados plasmons. Plasmonics é um campo de pesquisa muito ativo e promissor, e o forte confinamento de fótons, disponível em plasmonics, pode ter aplicações para ciência da informação quântica ou coleta de energia solar. O forte confinamento de plasmons também implica que a emissão de fótons de pontos quânticos pode ser fortemente alterada, e que os pontos quânticos podem excitar plasmons com uma probabilidade muito grande. O presente trabalho demonstra que a excitação de plasmons pode ser ainda mais eficiente do que se pensava anteriormente. Assim, o fato de que os pontos quânticos se estendem por áreas muito maiores do que as dimensões atômicas implica que eles podem interagir de forma mais eficiente com os plasmons.
p O trabalho pode abrir caminho para novos dispositivos nanofotônicos que exploram a extensão espacial dos pontos quânticos como um novo recurso. Espera-se que o novo efeito seja importante também em outras áreas de pesquisa além da plasmônica, incluindo cristais fotônicos, eletrodinâmica quântica de cavidade, e colheita leve.
