Vem aí a visão de raio X

Novo efeito óptico permite que objetos sólidos se tornem transparentes

Imagine um dia chuvoso, lá fora quase uma penumbra; você se aproxima da parede da sala, aperta um interruptor e, ao invés de acender a lâmpada, você simplesmente faz a parede ficar transparente, iluminando a sala sem gasto de energia, além de desfrutar da paisagem.

Embora ainda num futuro distante, esta é um possibilidade criada pela descoberta feita por engenheiros do Imperial College, na Inglaterra, e da Universidade Neuchatel, na Suíça. Eles descobriram um novo efeito óptico quepermite que objetos sólidos – como as paredes da sua casa – possam se tornar transparentes.

As aplicações possíveis vão bem além de permitir paredes transparentes. Por exemplo, quando totalmente desenvolvida, a técnica poderá permitir que se enxergue através de escombros em uma região assolada por desastres naturais, ou que os médicos enxerguem partes do corpo obscurecidas pelos ossos nos exames tradicionais.

A descoberta é baseada em um avanço que contradiz a teoria de Einstein de que, para que um raio laser funcione, o material que amplifica a luz – normalmente um cristal ou vidro – deve ser transformado até um estado conhecido como “inversão da população”. Esse estado refere-se a uma condição dos átomos no interior do material, que devem ser excitados com energia suficiente para fazê-los emitir, ao invés de absorver luz.

Os físicos quânticos, entretanto, há muito tempo previam que, interferindo nos padrões de onda dos átomos, a luz pode ser amplificada sem a inversão da população. Esse efeito já havia sido demonstrado em átomos de gases, mas nunca havia sido detectado em sólidos.

Para fazer a experiência, os pesquisadores criaram cristais com padrões especiais, medindo alguns poucos nanômetros, que se comportam como “átomos artificiais”. Quando a luz incide sobre o cristal, ela fica “entrelaçada” com os cristais em nível molecular, ao invés de ser absorvida, fazendo com que o material se torne transparente.

Este novo material transparente, criado pelo entrelaçamento, é feito de moléculas que são metade matéria e metade luz. Isto permitiu que a luz fosse amplificada sem a inversão de população pela primeira vez em um sólido.

“Esse efeito de ‘óculos de raios-x’ da vida real se fundamenta em uma propriedade da matéria que é normalmente ignorada – que os elétrons que ela contém se movem em forma de onda. O que nós aprendemos foi como controlar diretamente essas ondas. Os resultados podem parecer um tanto estranhos, mas são entusiasmantes e de um valor fundamental. No momento, o efeito somente pode ser produzido em laboratório sob condições especiais, mas ele tem o potencial para todo tipo de aplicações,” explicou o Dr. Chris Phillips, um dos pesquisadores da equipe.

Os pesquisadores também descobriram que, quando a luz passa através do material, ela diminui levemente de velocidade, o que indica que, potencialmente, ela pode ser parada e armazenada. O professor Phillips acredita que isso tem implicações importantes em redes de informação completamente seguras.

“Quando nós enviamos informações, por exemplo enviando pulsos de luz através de fibras ópticas, ela somente pode ser acessada fazendo-se uma espécie de medição, medições estas que sempre interferem com a informação. Esta tecnologia nos oferece uma forma de enviar sinais de luz através de uma rede sem criar distúrbios para nossa própria informação. Agora, se informações confidenciais estiveram sendo espionadas, o distúrbio aparece claramente e nós podemos capturar o intruso com 100% de certeza,” completou ele.

Fonte:
Gain without inversion in semiconductor nanostructures
M. D. Frogley, J. F. Dynes, M. Beck, J. Faist, C. C. Phillips
Nature Materials
19 Feb 2006

FONTE: Portal Inovação Tecnológica – 21/02/2006