Cientistas aprendem a manipular a luz para transformar materiais opacos em transparentes

Por , em 29.10.2014

Todas as cores dos objetos são determinadas pela maneira que a luz reflete e se dispersa neles. Ao manipular esse “espalhamento” de luz, os cientistas podem controlar os comprimentos de onda em que ela é transmitida e refletida pelos objetos, mudando sua aparência.

Agora, pesquisadores desenvolveram um novo método para manipulação do espalhamento de luz, demonstrando teoricamente como induzir a transparência em materiais opacos utilizando as interações dipolo-dipolo complexas presentes num grande número de emissores quânticos, tais como átomos ou moléculas.

DIET

Segundo um dos autores do estudo, Eric Charron, professor na Universidade de Paris-Sud em Orsay, França, a importância da pesquisa é a descoberta de um fenômeno chamado de “dipole-induced electromagnetic transparency” (DIET, em português algo como “transparência eletromagnética induzida por dipolo”), que pode ser usado para controlar a propagação da luz em meios opticamente ativos.

“Nós mostramos como o espalhamento de luz através de um sistema de tamanho manométrico pode ser manipulado alterando os parâmetros de materiais: um meio de outro modo opaco pode ficar transparente ajustando-se adequadamente as densidades relativas dos átomos/moléculas que o compõem”, explica.

Como funciona

O espalhamento de luz é muito bem compreendido quando se lida com emissores quânticos individuais; isto é, átomos ou moléculas individuais. Mas a física torna-se muito mais complexa quando se lida com dois ou mais emissores que interagem. Neste caso, o campo eletromagnético experimentado por um emissor depende não só no feixe de luz que incide sobre a sua superfície, mas também em todos os campos eletromagnéticos irradiados por todos os seus vizinhos, que por sua vez são afetados pelo emissor em questão.

Cada emissor quântico pode ter um dipolo, ou seja, um lado positivo e um lado negativo, devido a uma distribuição desigual de elétrons dentro do emissor. Em um “vapor” denso de muitos emissores quânticos, fortes acoplamentos dipolo-dipolo podem ocorrer. Os efeitos coletivos geralmente resultam em um aumento da interação luz-matéria, embora um muito complicado.

O que os pesquisadores têm mostrado, teoricamente, é que as fortes interações dipolo-dipolo em um vapor denso de emissores quânticos podem ser usadas para manipular as propriedades espectrais da luz dispersa pelos emissores. Em particular, a forma pode tornar-se transparente a uma determinada frequência que pode ser controlada até certo ponto.

DIET também está intimamente relacionado com outro fenômeno, chamado transparência induzida eletromagneticamente (EIT). EIT é induzida por um laser em vez de interações dipolo-dipolo.

Aplicações

Os cientistas esperam que DIET tenha muitas das mesmas aplicações que EIT, que incluem a geração de luz lenta ou luz parada por interações com o meio. Luz lenta tem uma variedade de aplicações ópticas, incluindo a transmissão de informação, interruptores e espectrômetros de alta resolução. Além disso, DIET pode ter aplicações no campo da física de attosegundos.

Os pesquisadores devem continuar seus estudos buscando soluções aos desafios apresentados, a fim de poder desenvolver essas potenciais aplicações. [Phys]

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