Eletrônica mais rápida e mais potente: Novo método para controlar a luz terahertz pode transformar a eletrônica

Em uma descoberta revolucionária, pesquisadores do CNR Istituto Nanoscienze demonstraram uma nova maneira de ajustar com precisão o comportamento da luz e dos elétrons na faixa de frequência terahertz (THz) - uma parte pouco explorada do espectro eletromagnético. Essa conquista, detalhada na revista Light: Science and Applications, pode levar a dispositivos sintonizáveis e eficientes em termos de energia para uma ampla gama de aplicações, desde a comunicação ultrarrápida até a computação quântica.

Embora a luz possa ser usada para transmitir informações em dispositivos em nanoescala, os cientistas têm enfrentado o desafio de confinar e guiar a luz em nanoescala devido ao seu comprimento de onda relativamente grande. Essa nova pesquisa concentrou-se em ondas híbridas chamadas Dirac plasmon polaritons (DPPs), que podem ser comprimidas em espaços centenas de vezes menores do que seu comprimento de onda natural.

Para conseguir isso, os pesquisadores criaram uma classe especial de materiais chamados isolantes topológicos. Eles criaram minúsculas tiras acopladas lateralmente (metaelementos) a partir de um material avançado chamado _Bi2Se3 epitaxial. Ao ajustar com precisão as lacunas microscópicas entre essas tiras, a equipe de pesquisa conseguiu manipular o comprimento de onda das ondas THz.

Os estudos produziram dois resultados positivos. A equipe conseguiu reduzir o comprimento de onda em 20% e, ao mesmo tempo, as ondas percorreram cerca de 50% mais distância antes de perder uma quantidade crítica de energia. Essas duas conquistas abordam os principais desafios que impediram a adoção de DPPs em aplicações do mundo real.

Esse nível de controle sobre a luz THz poderia permitir o desenvolvimento de dispositivos capazes de transmitir dados a taxas mais altas do que as disponíveis nos dispositivos atuais. Ele também pode abrir as portas para uma nova era na computação quântica, na geração de imagens médicas e na fotônica.