p As nanoantenas plasmônicas estão entre os tópicos quentes da ciência no momento devido à sua capacidade de interagir fortemente com a luz, o que, por exemplo, os torna úteis para diferentes tipos de detecção. Mas combinando suas ressonâncias com átomos, moléculas ou os chamados pontos quânticos tem sido difícil até agora por causa das escalas de comprimento muito diferentes envolvidas. Graças a uma doação da fundação Engkvist, Timur Shegai, professor assistente na Chalmers University of Technology, espera encontrar uma maneira de fazer isso e, com isso, abrir portas para aplicações como canais de comunicação seguros de longa distância. p O limite de difração torna muito difícil para a luz interagir com as partículas mais pequenas ou os chamados sistemas quânticos, como átomos, moléculas ou pontos quânticos. O tamanho de tal partícula é simplesmente tão menor do que o comprimento de onda da luz que não pode haver uma forte interação entre os dois. Mas, usando nanoantenas plasmônicas, que podem ser descritos como nanoestruturas metálicas que são capazes de focar a luz com muita força e em comprimentos de onda menores do que os da luz visível, pode-se construir uma ponte entre a luz e o átomo, molécula ou ponto quântico e é nisso que Timur Shegai está trabalhando.

p "As nanoestruturas plasmônicas são elas próprias menores do que os comprimentos de onda da luz, mas porque eles têm muitos elétrons livres, eles podem armazenar a energia eletromagnética em um volume que é na verdade muito menor do que o limite de difração, o que ajuda a preencher a lacuna entre objetos realmente pequenos, como moléculas e os comprimentos de onda maiores de luz, " ele diz.

p Combinando o harmônico com o não harmônico

p Isso pode parecer fácil, mas o problema de combinar os dois é que eles se comportam de maneiras muito diferentes. O comportamento das nanoestruturas plasmônicas é muito linear, como um oscilador harmônico, ele se moverá regularmente de um lado para o outro, não importa quanta energia ou, em outras palavras, quantas excitações estejam armazenadas nele. Por outro lado, os chamados sistemas quânticos, como átomos, moléculas ou pontos quânticos são exatamente o oposto - suas propriedades ópticas são altamente não harmônicas. Aqui, faz uma grande diferença excitar o sistema com um, dois ou centenas de fótons.

p "Agora imagine que você junta este ressonador não harmônico e um ressonador harmônico, e adicionar a possibilidade de interagir com uma luz muito mais forte do que o sistema não harmônico sozinho teria permitido. Isso abre possibilidades muito interessantes para tecnologias quânticas e para óptica não linear, por exemplo. Mas, ao contrário das tentativas anteriores que foram feitas em temperaturas muito baixas e no vácuo, faremos isso em temperatura ambiente. "

p Canais de comunicação impossíveis de hackear

p Uma possível aplicação em que essa tecnologia pode ser útil no futuro é a criação de canais para comunicações de longa distância impossíveis de hackear. Com a tecnologia atual, esse tipo de comunicação segura só é possível se as pessoas que se comunicam estiverem a uma distância de cerca de cem quilômetros umas das outras, porque essa é a distância máxima que um fóton individual pode percorrer nas fibras antes de se espalhar e o sinal ser perdido.

p "O tipo de tecnologia ultrapequena e ultrarrápida que queremos desenvolver pode ser útil em um chamado repetidor quântico, um dispositivo que pode ser instalado em toda a linha de, por exemplo, Nova York a Londres, que repetiria o fóton toda vez que ele estiver prestes a ser espalhado, "diz Timur Shegai.

p No momento, porém, são os aspectos fundamentais da fusão de plasmons com sistemas quânticos que interessam a Timur Shegai. Para ser capaz de provar experimentalmente que pode haver interações entre os dois sistemas, Em primeiro lugar, ele precisa fabricar sistemas modelo no nível nano. Este é um grande desafio, mas com a concessão de 1, 6 milhões de SEK em um período de dois anos que ele acabou de receber da fundação Engkvist, as chances de sucesso aumentaram.

p “Como sou um pesquisador no início da minha carreira cada pessoa é um grande avanço e agora posso contratar um pós-doutorado para trabalhar com o meu grupo. Isso significa que o projeto pode ser dividido em sub partes e juntos poderemos explorar mais possibilidades sobre esta nova tecnologia. "