p Pesquisadores russos desenvolveram um novo material que converte luz infravermelha em pulsos ultravioleta. Para este propósito, os cientistas expuseram o filme de silício a um laser para que seu relevo se ajustasse ao comprimento de onda da luz e tornasse as propriedades do material ressonantes. O resultado foi uma metassuperfície barata e fácil de fazer, tão eficaz quanto as existentes. A nova tecnologia é aplicável em geradores ultravioleta compactos para biofotônica e medicina, e também dispositivos para processamento ultradenso de dados em comunicações ópticas. O estudo foi publicado em Nanoescala . p A mídia biológica pode refletir, absorver, espalhar e reemitir ondas de luz. Cada um desses processos contém informações sobre micro e macroestrutura da mídia, bem como a forma e o movimento de seus componentes. A respeito disso, ultravioleta profundo é uma ferramenta promissora para a biologia e a medicina. Sua aplicação inclui diagnóstico de laser e controle de processos rápidos em células, terapia a laser e cirurgia a nível molecular.

p Pesquisadores da ITMO University e da Saint Petersburg Academic University desenvolveram um novo método para a fabricação de nanoestruturas, que é capaz de converter luz infravermelha em ultravioleta profundo. A estrutura é um filme com uma massa regular de nanolumps - metassuperfície. É gerado pela radiação de filme de silício, cuja espessura é de 100 nanômetros, com pulsos de laser ultracurtos ou femtossegundos que formam seu relevo. Na superfície do filme, o laser funde tais nanolumps, que ressoam apenas com seu comprimento de onda e, assim, permitem que mais radiação se transforme em ultravioleta. Em outras palavras, o laser ajusta a metassuperfície a si mesmo. Quando o relevo é formado, os cientistas reduzem a potência para que o filme comece a converter a radiação sem deformação.

p Os pesquisadores conseguiram não só converter a luz infravermelha em violeta, mas também para obter ultravioleta profundo. Essa radiação é fortemente localizada, tem comprimento de onda muito curto e se distribui como pulsos de femtossegundos. "Pela primeira vez, criamos uma metassuperfície que emite pulsos de femtossegundos de alta potência na faixa ultravioleta de forma estável, "observa Anton Tsypkin, assistente do Departamento de Fotônica e Tecnologia da Informação Óptica da ITMO. “Essa luz pode ser aplicada em biologia e medicina, já que pulsos de femtossegundo afetam objetos biológicos com mais precisão. "

p Por exemplo, usando UV profundo, os pesquisadores podem imaginar uma molécula durante sua transformação química e entender como gerenciá-la. "Um femtossegundo comparado a um segundo é quase como um segundo comparado ao tempo de vida do universo. É ainda mais rápido do que a vibração dos átomos nas moléculas. Portanto, esses pulsos curtos podem nos dizer muito sobre a estrutura da matéria em movimento, "diz o primeiro autor Sergey Makarov, Pesquisador associado sênior do Departamento de Nano-Fotônica e Metamateriais da ITMO.

p A nova tecnologia também pode encontrar aplicações em comunicações ópticas. "Usando pulsos de laser ultracurtos para transmissão de dados, vamos tornar o fluxo mais denso e aumentar sua velocidade. Isso aumentará o desempenho dos sistemas de transferência e processamento de informações. Adicionalmente, podemos integrar essas metasuperfícies em um chip óptico para alterar a frequência do feixe. Isso ajudará a separar os fluxos de dados e permitir a computação principal ao mesmo tempo, "comenta Anton Tsypkin.

p A metassuperfície obtida desta forma é uma estrutura monolítica, em oposição a ser montado de partículas isoladas, como era antes. Conduz melhor o calor e, portanto, vive mais tempo sem superaquecimento.

p Em fotônica, os pesquisadores sempre precisam buscar um meio-termo. Cristais não lineares padrão usados ​​para geração ultravioleta são grandes, mas pode converter até 20 por cento da radiação. Essa eficiência é maior do que a das metassuperfícies, mas os pulsos de laser aumentam dentro dos cristais. "Isso acontece porque um feixe de laser contém muitos comprimentos de onda que diferem entre si apenas por várias décadas de nanômetros. Essa variação é suficiente para fazer algumas ondas ultrapassarem outras. Para tornar os pulsos ultracurtos novamente, dispositivos caros adicionais são necessários, "explica Makarov.

p Estruturas finas, como metassuperfícies, não permitem que os pulsos de laser se desalinhem, mas ainda tem uma baixa eficiência. Além disso, ambas as metassuperfícies e cristais são geralmente caros e difíceis de fazer. Contudo, no novo estudo, os cientistas conseguiram tornar a fabricação da metassuperfície muito mais fácil e barata, e ao mesmo tempo, essas superfícies são tão eficazes quanto suas contrapartes caras.