p Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas do Centro de Pesquisa em Ciência Avançada do Centro de Pós-Graduação, CUNY (CUNY ASRC), em colaboração com a National University of Singapore, University of Texas at Austin and Monash University, empregou conceitos "twistrônicos" (a ciência de estratificar e torcer materiais bidimensionais para controlar suas propriedades elétricas) para manipular o fluxo de luz de maneiras extremas. As evidências, publicado no jornal Natureza , mantêm a promessa de avanços gigantescos em uma variedade de tecnologias movidas a luz, incluindo dispositivos de nano-imagem; alta velocidade, computadores ópticos de baixa energia; e biossensores. p A equipe se inspirou na recente descoberta de supercondutividade em um par de camadas de grafeno empilhadas que foram giradas para o "ângulo de torção mágico" de 1,1 graus. Nesta configuração, elétrons fluem sem resistência. Separadamente, cada camada de grafeno não mostra propriedades elétricas especiais. A descoberta mostrou como o controle cuidadoso das simetrias rotacionais pode revelar respostas materiais inesperadas.

p A equipe de pesquisa descobriu que um princípio análogo pode ser aplicado para manipular a luz de maneiras altamente incomuns. Em um ângulo de rotação específico entre duas camadas ultrafinas de trióxido de molibdênio, os pesquisadores foram capazes de prevenir a difração óptica e permitir a propagação de luz robusta em um feixe fortemente focado nos comprimentos de onda desejados.

p Tipicamente, a luz irradiada de um pequeno emissor colocado sobre uma superfície plana se expande em círculos muito semelhantes às ondas excitadas por uma pedra que cai em um lago. Em seus experimentos, os pesquisadores empilharam duas folhas finas de trióxido de molibdênio - um material normalmente usado em processos químicos - e giraram uma das camadas em relação à outra. Quando os materiais foram excitados por um minúsculo emissor óptico, eles observaram emissão de luz amplamente controlável sobre a superfície à medida que o ângulo de rotação era variado. Em particular, eles mostraram que no ângulo de torção mágico fotônico, a bicamada configurada oferece suporte robusto, propagação de luz livre de difração em feixes de canal fortemente focados em uma ampla faixa de comprimentos de onda.

p "Embora os fótons - os quanta de luz - tenham propriedades físicas muito diferentes das dos elétrons, ficamos intrigados com a descoberta emergente da twistrônica, e tenho me perguntado se materiais bidimensionais torcidos também podem fornecer propriedades de transporte incomuns para a luz, para beneficiar as tecnologias baseadas em fótons, "disse Andrea Alù, diretor fundador da Photonics Initiative do CUNY ASRC e professor Einstein de Física no The Graduate Center. “Para desvendar este fenômeno, usamos camadas finas de trióxido de molibdênio. Empilhando duas dessas camadas uma sobre a outra e controlando sua rotação relativa, observamos um controle dramático das propriedades de orientação da luz. No ângulo mágico fotônico, a luz não difrata, e se propaga muito confinado ao longo de linhas retas. Este é um recurso ideal para nanociência e tecnologias fotônicas. "

p "Nossa descoberta foi baseada em um material e faixa de comprimento de onda bastante específicos, mas com a nanofabricação avançada, podemos padronizar muitas outras plataformas de materiais para replicar esses recursos ópticos incomuns em uma ampla gama de comprimentos de onda de luz, "disse o estudante de pós-graduação Guangwei Hu da Universidade Nacional de Cingapura (NUS), quem é o primeiro autor do estudo e pesquisador visitante de longa data do grupo de Alù. "Nosso estudo mostra que twistrônica para fótons pode abrir oportunidades verdadeiramente interessantes para tecnologias baseadas em luz, e estamos animados para continuar explorando essas oportunidades, "disse o Prof. C.W. Qiu, Co-conselheiro do Sr. Hu na NUS.