Foi criado um novo tipo de cristal que produz coisas interessantes à luz: ScienceAlert

Os cientistas ainda estão lidando com os prós e contras de materiais exóticos conhecidos como cristais do tempo. Estruturas que estão sempre movimentadas. Agora, a nova diversidade pode ajudar a aprofundar nossa compreensão do intrigante estado da matéria.

Assim como os cristais comuns são átomos e moléculas que se repetem em uma área do espaço, os cristais do tempo são coleções de partículas que se entrelaçam em padrões ao longo de um período de tempo de maneiras que a princípio parecem desafiar a ciência.

Teorizado em 2012 antes de ser observado pela primeira vez em laboratório apenas quatro anos depois, os pesquisadores têm estado ocupados consertando as estruturas para explorar fundamentos mais profundos da física de partículas e descobrir possíveis aplicações.

Neste último estudo, um novo tipo de cristal de tempo “fotônico” foi criado. Operando em frequências de micro-ondas, é capaz de modular e amplificar ondas eletromagnéticas, prometendo aplicações futuras em sistemas de comunicação sem fio, desenvolvimento de laser e circuitos eletrônicos.

Em um cristal de tempo fotônico, os fótons são organizados em um padrão que se repete ao longo do tempo. Ele diz O autor principal Xuchen Wang, um nanoengenheiro do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe, na Alemanha.

“Isso significa que os fótons no cristal são simultâneos e coerentes, o que pode levar a interferência construtiva e amplificação da luz”.

Além disso, a equipe de pesquisa descobriu que as ondas eletromagnéticas que viajam ao longo das superfícies podem ser amplificadas, assim como as ondas do ambiente circundante.

No centro da pesquisa está uma abordagem bidimensional baseada em folhas ultrafinas de material sintético conhecidas como superfícies. Anteriormente, a pesquisa sobre cristais de tempo fotônico era feita com materiais 3D maciços: fabricar e estudar esses materiais é muito difícil para os cientistas, mas mudar para 2D significa uma maneira mais rápida e fácil de conduzir experimentos – e descobrir como esses cristais podem ser aplicados em situações reais -configurações do mundo.

Embora sejam mais simples do que estruturas 3D completas, eles compartilham algumas propriedades importantes com cristais de tempo fotônico e podem simular seu comportamento – incluindo a maneira como interagem com a luz. É a primeira vez que os cristais de tempo de fótons amplificam a luz dessa maneira específica e em uma extensão tão grande.

“Descobrimos que reduzir as dimensões de uma estrutura 3D para 2D tornou a implementação significativamente mais fácil, tornando possível obter cristais de tempo fotônico na prática”, disse ele. Ele diz Wang.

Embora as aplicações do mundo real ainda estejam um pouco distantes, a abordagem de usar metasuperfícies 2D como um método para produzir e examinar cristais de tempo de fótons tornará esse tipo de pesquisa muito mais significativo no futuro.

A descoberta da amplificação de ondas eletromagnéticas ao longo de superfícies, por exemplo, poderia eventualmente ajudar a melhorar os circuitos integrados encontrados em todos os lugares, de telefones a carros: a comunicação dentro desses circuitos provavelmente será mais rápida e suave.

Depois, há conexões sem fio que podem sofrer com a diminuição do sinal com a distância (e é por isso que você pode não conseguir Wi-Fi na parte superior de sua casa). Revestir superfícies com cristais de tempo fotônico 2D promete melhorar essa situação.

“Quando uma onda de superfície se propaga, ela sofre perdas físicas e a força do sinal diminui,” Ele diz Físico Viktor Asdashi da Universidade de Aalto na Finlândia.

“Com a integração de cristais de tempo ópticos bidimensionais no sistema, a onda de superfície pode ser amplificada, melhorando a eficiência da comunicação.”

Pesquisa publicada em Avanços da ciência.