Novo dispositivo controla com precisão a emissão de fótons para telas portáteis mais eficientes
Crédito:The Journal of Physical Chemistry C (2024). DOI:10.1021/acs.jpcc.4c01541 Recentemente, uma equipa de químicos, matemáticos, físicos e nanoengenheiros da Universidade de Twente, na Holanda, desenvolveu um dispositivo para controlar a emissão de fotões com uma precisão sem precedentes. Essa tecnologia poderia levar a fontes de luz em miniatura mais eficientes, sensores sensíveis e bits quânticos estáveis para computação quântica.
O artigo, intitulado "Emissão espontânea fortemente inibida de pontos quânticos de PbS ligados covalentemente a cristais de banda fotônica de silício 3D", foi publicado no Journal of Physical Chemistry C. .
A parte do seu smartphone que consome mais energia é a tela. Reduzir qualquer energia indesejada que escape da tela aumenta a durabilidade do nosso smartphone. Imagine que seu smartphone só precise ser carregado uma vez por semana. No entanto, para aumentar a eficiência, é necessário ser capaz de emitir fótons de maneira mais controlada.
Caixa de ferramentas MINT
Os investigadores desenvolveram a “MINT-toolbox”:um conjunto de ferramentas das disciplinas científicas de Matemática, Informática, Ciências Naturais e Tecnologia. Nesta caixa de ferramentas, havia ferramentas químicas avançadas. As mais importantes foram as escovas de polímero, minúsculas cadeias químicas que podem reter as fontes de fótons em um determinado local.
O primeiro autor, Andreas Schulz, explica:"As escovas de polímero são enxertadas em solução a partir de superfícies de poros dentro de um chamado cristal fotônico feito de silício. Um experimento bastante complicado. Por isso, ficamos muito entusiasmados quando vimos em estudos separados de imagens de raios X que as fontes de fótons estavam nas posições corretas no topo das escovas."
Ao adicionar ferramentas nanofotônicas, a equipe demonstrou que as fontes de luz excitadas são inibidas quase 50 vezes. Nesta situação, uma fonte de luz permanece excitada 50 vezes mais que o normal. O espectro combina muito bem com o teórico calculado com ferramentas matemáticas avançadas. O segundo autor, Marek Kozoň, diz:"A teoria prevê luz zero, uma vez que pertence a um cristal fictício infinitamente estendido. Em nosso cristal finito real, a luz emitida é diferente de zero, mas tão pequena que é um novo recorde mundial."
Os novos resultados prometem uma nova era para lasers e fontes de luz em miniatura eficientes, para qubits em circuitos fotônicos com perturbações fortemente reduzidas (devido a flutuações de vácuo indescritíveis). Willem Vos diz:"Nossa caixa de ferramentas oferece oportunidades para aplicações completamente novas que lucram com estados excitados fortemente estabilizados. Estes são fundamentais para a fotoquímica e podem se tornar nanossensores químicos sensíveis."
