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Nanomotores que funcionam à base de fótons ?

A idéia de utilizar fótons no lugar de elétrons nos diferentes dispositivos não é nova e importantes pesquisas foram feitas para realizar computadores ópticos. Um grupo de pesquisadores americanos acaba de produzir nanosistemas movimentados pela pressão da luz.

Tão inacreditável quanto possa parecer, a luz exerce uma pressão sobre objetos, porque transporta uma certa quantidade de movimento, da mesma maneira que as partículas de matéria. John Henry Poynting, e independentemente Oliver Heaviside, foram os primeiros a compreender este fenômeno, a partir das equações de eletromagnetismo de Maxwell. Hoje, pode-se facilmente evidenciar isto observando-se ao microscópio os movimentos de bolhas de ar no interior da glicerina e iluminadas por um feixe laser.

No sistema solar, isso se traduz pelo efeito Poynting-Robertson nas massas de poeira em órbita ao redor do sol. Segundo suas dimensões, a pressão de radiação freará as partículas, o que fará com que as mesmas se aproximem lentamente do sol, ou as propulsará para o exterior do sistema solar. Outro efeito bem conhecido, decorrente da quantidade de movimento transportada pela luz é o efeito Yarkovsky.





Jon Henry Poynting (1852-1914).

Créditos: UCLA.



Hoje, é em nível do nanômetro que a pressão de radiação é estudada e utilizada por um grupo de pesquisadores da Yale School of Engineering & Applied Science. Eles demonstraram, de fato, que o casamento da nanotecnologia e da nanofotônica era possível, e que dispositivos ópticos e mecânicos podiam ser suficientemente miniaturizados para funcionar sobre um chip.


Um efeito importante em escala nanométrica

Segundo os cálculos realizados, deveria ser possível confinar feixes luminosos de grande intensidade em fios em escala nanométrica. Dever-se-ia, assim, poder realizar espécies de guias de onda parecendo fibras ópticas. Mas, até o momento, a tecnologia para verificar e desenvolver essa predição não estava disponível.

Os pesquisadores da Universidade de Yale conseguiram. As pressões atingidas sobre pequenos dispositivos em silício são um milhão de vezes superiores àquela da luz do sol, o que confirma que, em escala nanométrica, um salto quantitativo importante intervém nas performances. Foram feitos, então, centenas de dispositivos sobre um chip nos quais a luz era guiada, exatamente como para as correntes de elétrons sobre um chip.





Esquema do circuito fotônico concebido pelos pesquisadores de Yale.

Créditos: Tang/Yale.



Segundo os pesquisadores, essas primeiras realizações deverão abrir caminho para uma nova classe de dispositivos semicondutores, e mesmo para nanomotores equipando nanorobôs, operando com fótons com velocidades ultra-rápidas e utilizando pouca energia.

Futura-Sciences (Tradução - MIA).


Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia: "Harnessing optical forces in integrated photonic circuits", de autoria de Mo Li, W. H. P. Pernice, C. Xiong, T. Baehr-Jones, M. Hochberg and H. X. Tang, foi publicado na revista Nature, volume 456 (27 november), págs. 480-484, DOI: 10.1038/nature07545, 2008.


Assuntos Conexos:

IBM investe pesado na pesquisa em semicondutores.

Correia transportadora feita de luz movimenta células.


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