Impressão artística de nanopartículas de sílica-ouro agindo como “concentradores de luz”, concentrando energia em pequenos pontos quentes para aumentar a emissão de terahertz. O efeito foi estudado usando pulsos de laser ultrarrápidos. Imagem gerada pelo Dr Vittorio Cecconi usando Adobe Firefly.
Os cientistas descobriram uma maneira de impulsionar a tecnologia terahertz usando partículas milhares de vezes menores que um grão de areia.
Pesquisa publicada em Relatórios Científicos da Natureza do Emergent Photonics Research Center da Loughborough University mostra como uma camada esparsa de nanopartículas pode tornar os materiais que produzem radiação terahertz mais eficientes.
A radiação Terahertz fica entre as microondas e o infravermelho no espectro eletromagnético e tem uma gama de usos potenciais. Ele pode “ver” através de materiais como roupas ou plástico e detectar impressões digitais químicas, com aplicações em triagem de segurança, imagens médicas, testes de materiais e comunicações sem fio.
Mas os dispositivos existentes são limitados pela eficiência com que podem gerar ondas terahertz.
No estudo, os pesquisadores adicionaram uma camada de nanopartículas de sílica-ouro a um material spintrônico, que usa o spin dos elétrons para gerar radiação terahertz. Apesar de cobrirem apenas cerca de 6% da superfície, as partículas aumentaram a produção de terahertz em até 1,6 vezes nos experimentos.
A equipe primeiro usou simulações de computador para entender como as nanopartículas interagem com a luz. Eles então montaram o material no laboratório e usaram pulsos de laser ultrarrápidos para determinar a quantidade de radiação terahertz produzida.
Dr. Vittorio Cecconi, pesquisador do Centro de Pesquisa Fotônica Emergente da Universidade de Loughborough, disse: “Uma descoberta interessante e um tanto inesperada é a sensibilidade do efeito: mesmo um número muito pequeno de partículas pode fazer a diferença no desempenho.
“Essas nanopartículas agem como ‘concentradores de luz’, concentrando a energia do laser recebida em áreas muito pequenas e fazendo com que o dispositivo funcione de forma mais eficiente.”
Os pesquisadores dizem que a abordagem oferece uma maneira relativamente simples e escalonável de melhorar a tecnologia terahertz, o que poderia levar a scanners melhores, ferramentas de teste mais precisas e sistemas sem fio mais rápidos.
“Pequenas mudanças em nanoescala – pequenas demais para serem vistas – podem ter um grande impacto na tecnologia”, disse o Dr. Cecconi.
“Este trabalho mostra que, ao projetar cuidadosamente essas estruturas minúsculas, os cientistas podem criar novos tipos de dispositivos que são mais poderosos, eficientes e úteis em uma ampla gama de aplicações.”
A equipe agora planeja explorar novas maneiras de organizar e projetar as nanopartículas e melhorar os materiais subjacentes para aumentar ainda mais o desempenho.
O estudo, intitulado ‘Emissão de Terahertz de uma Pilha Spintrônica Nanodecorada com Nanopartículas Plasmônicaspode ser lido na íntegra online.
Mais informações sobre o Emergent Photonics Research Center podem ser encontradas na página dedicada.
Notas para editores
Número de referência do comunicado de imprensa: 26/79
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