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NOVIDADES
Equipe pluridisciplinar do Centro de Elaboração de Materiais e Estudos Estruturais (CEMES, CNRS) da França, em colaboração com físicos de Cingapura e químicos de Bristol (Reino Unido) mostraram ser possível, com um arranjo de nanopartículas de ouro, propagar a luz por grandes distâncias. A luz pode ser usada para transmitir informações. Esta propriedade é, por exemplo, usada nas fibras ópticas e oferece uma alternativa interessante para a microeletrônica. A utilização de luz permite aumentar a velocidade de transmissão e reduzir as perdas de energia que se produzem por aquecimento quando um sinal elétrico é utilizado. Portanto, existem vários desafios que precisam ser superados, notadamente aqueles ligados a miniaturização: utilizando fibra óptica é, de fato, difícil confinar a luz numa largura inferior a um micrometro, ou seja, 10-6 metros. Os elétrons circulam livremente nos metais e, por vezes, oscilam coletivamente na sua superfície sob efeito da luz, como nos metais nobres tais como o ouro e a prata. As propriedades destas oscilações coletivas, denominadas plasmons, oferecem após mais de vinte anos uma via promissora na direção do confinamento em sub-comprimento de onda, isto é, inferior ao micrometro. Ao transmitir a energia transportada pelos fótons para os elétrons em movimento, é possível "carregar" a informação através de estruturas mais estreitas que as fibras ópticas. Para alcançar confinamentos ainda maiores, a plasmônica se interessa agora pelas propriedades ópticas de nanopartículas cristalinas. A superfície cristalina lisa evita a perturbação das oscilações dos elétrons e limita as perdas de energia. Explorar as propriedades destas nanopartículas deveria, portanto, permitir simultaneamente o confinamento na escala nanométrica e o transporte da informação ao longo de grandes distâncias.  Imagem EELS mostrando a distribuição espacial dos elétrons confinados ao longo de uma cadeia de nanopartículas de ouro. Créditos: E. Dujardin (CEMES, CNRS)
Os pesquisadores, então, fundiram as nanopérolas, através da focalização de um feixe eletrônico de alta energia, de modo a formar uma rede continua e cristalina. Observaram, então, que as perdas de energia são reduzidas e que os plasmons são livres para oscilar em grandes distâncias enquanto permanece confinado de acordo com o diâmetro das nanopartículas. No interior deste colar de somente 10 nanômetros de largura a informação pode viajar até 4000 nanômetros. Outro desafio superado por este estudo foi o mapeamento, com uma precisão excepcional, das oscilações dos elétrons observados na superfície da cadeia de nanopartículas. Os diferentes tipos de movimento dos plasmons foram caracterizados por uma técnica de microscopia denominada espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS), a qual graças a elevada resolução espacial e espectral permitiu aos pesquisadores propor um novo modelo teórico para o comportamento dos plasmons. As simulações baseadas usando o modelo proposto reproduziram as experiências com uma fidelidade sem precedentes. Tais trabalhos, que resultaram de uma longa colaboração com as equipes de Bristol e Cingapura, levaram a uma miniaturização extrema do guiamento da luz e abriram possibilidades palpáveis em vários campos, tais como: fotovoltaico, detecção e telecomunicação. CNRS (Tradução - OLA). Nota do Scientific Editor - O trabalho que deu origem a esta notícia de título: "Multimodal Plasmonics in Fused Colloidal Networks", de autoria de Teulle, M. Bosman, C. Girard, K. L. Gurunatha, M. Li, S. Mann and E. Dujardin, foi publicado online no periódico Nature Materials, 2014, DOI: 10.1038/NMAT4114. |
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