p Polarização, em sincronia. Na macro, nível diário, parece um oxímoro. Para Xia Hong, da Universidade de Nebraska – Lincoln, e seus colegas nanocientistas, no entanto, a aparente contradição faz um certo sentido harmonioso. E pode apenas estimular o desenvolvimento de menores, filtros ópticos mais versáteis que são especialmente adeptos a brincar com um truque da luz. p Esse truque ocorre quando dois pacotes, ou fótons, da luz atinge um material e ejeta outro fóton - um com o dobro da energia e metade do comprimento de onda - do material. Como os comprimentos de onda diferem em todo o espectro eletromagnético, o fenômeno pode transformar ondas infravermelhas em ondas de luz azul, por exemplo, ou aquela luz visível em ultravioleta.

p Mas nem todo material pode fazer o truque, conhecido como geração de segundo harmônico. Um material que pode:uma camada de bissulfeto de molibdênio com a espessura de um átomo. Hong passou vários anos explorando os fenômenos que emergem do emparelhamento de dissulfeto de molibdênio com os chamados materiais ferroelétricos, cujo alinhamento de cargas positivas e negativas mudará quando exposto a um campo elétrico.

p Ano passado, ela e seus colegas estavam estudando como o comportamento óptico do dissulfeto de molibdênio de camada única respondeu quando foi colocado sobre um material ferroelétrico chamado titanato de zirconato de chumbo, ou PZT.

p "Não esperávamos muito, "disse Hong, professor associado de física e astronomia, "mas vimos muito isso, efeito muito estranho. "

p Em vez de observar a geração de segundo harmônico uniformemente em toda a superfície, a equipe percebeu que certos segmentos estavam impulsionando o fenômeno enquanto outros o amorteciam. Os pesquisadores também perceberam que o padrão inesperado surgiu nas paredes de domínio do PZT, onde uma seção com polarização positiva - cargas positivas voltadas para cima separadas das cargas negativas voltadas para baixo - encontrou uma seção com polarização negativa. Não só isso:a intensidade da geração de segundo harmônico refletida alternada pela parede, para que o primeiro, a terceira e a quinta parede aumentaram, enquanto a segunda, o quarto e o sexto o estavam amortecendo.

p Dado que o padrão estava faltando em qualquer material sozinho, os pesquisadores perceberam que deve se originar de alguma interação dos dois. Em uma inspeção mais próxima, eles descobriram que redemoinhos em forma de vórtice das cargas positivas e negativas no topo das paredes PZT - semelhante à rotação tornádica que pode ocorrer quando o ar quente e frio convergem - estavam contribuindo para o efeito.

p Quando essa rotação combinou com a polarização do dissulfeto de molibdênio sobreposto, de modo que o primeiro girou no sentido horário enquanto o último foi alinhado da esquerda para a direita, ou vice-versa, o sinal de segundo harmônico refletido quase quadruplicou em intensidade. Quando essas polarizações se opõem uma à outra, o sinal refletido praticamente desapareceu.

p A polarização da luz que entra era importante, também. Um campo elétrico em torno de um raio de luz não polarizada, como o que vem do sol, vai se projetar ao acaso em todas as direções. O campo elétrico da luz polarizada, por contraste, vai ficar em um plano - vertical, horizontal - ou gire em torno do raio de maneira previsível, forma cíclica. Embora a luz que entrava polarizada em certos ângulos produzisse um padrão claro de segundo harmônico ao refletir, os sinais desapareceram quando a equipe ajustou a polarização da luz para outros ângulos.

p Quanto aos comprimentos de onda que passaram pela nanoestrutura, em vez de refletir sobre isso? A equipe encontrou um padrão de intensificação-mitigação para aqueles, também. Em vez de depender da correspondência ou incompatibilidade de polarização entre os materiais, no entanto, a geração do segundo harmônico respondeu apenas à polarização dos patches PZT. Quando a luz foi polarizada em certos ângulos, os patches PZT com polarização positiva aumentaram o sinal, enquanto os patches polarizados negativamente o amorteceram. E o ajuste da polarização da luz poderia reverter a intensidade relativa desses sinais.

p Hong disse que a sensibilidade da nanoestrutura à luz polarizada, combinado com a capacidade de inverter a polarização do PZT, seja eletricamente ou mecanicamente, torna algo incomum:um filtro óptico que pode ser programado e reprogramado em questão de segundos.

p "É nanoescala, e pode ser controlado, "Hong disse." Então, você poderia dizer que esta é uma maneira mais inteligente de filtrar, porque você pode reconfigurá-lo. Não é um negócio fechado. Posso escrever a polarização assim, Eu posso apagar isso, (então) posso escrever de uma maneira diferente.

p "Acho que a chave é realmente que é uma técnica muito simples."

p A versatilidade da técnica pode ser útil na caracterização rápida de materiais ou substâncias, Hong disse, especialmente as propriedades que influenciam a geração de segundo harmônico ou ditam as respostas à polarização da luz. Embora a técnica não seja realmente adequada para a rotina, aplicações de filtragem polarizada em nível macro - "Isso claramente não é algo para fazer seus óculos polarizados, "ela disse - Hong refletiu sobre uma possibilidade relacionada.

p "Se você quisesse fazer um filme 3-D em microescala, "arriscou-se com um sorriso, "esta é provavelmente a maneira de fazer isso."

p Hong e seus colegas relataram suas descobertas no jornal Nature Communications .