Arranjos de nanotubos de carbono podem ser aplicados em dispositivos fotônicos tais como cristais fotônicos operando no ultravioleta profundo e absorvedores totais de luz visível. Pesquisadores da Universidade de Ioannina (Grécia) e da Universidade de Cambridge (Reino Unido) investigaram as propriedades fotônicas de um arranjo bidimensional de nanotubos de carbono.

Nanotubos de Carbono possuem propriedades eletrônicas e mecânicas especiais e podem ser usados em uma variedade de aplicações, tais como: transistores, sensores, atuadores e nanocompósitos. É esperado que esses materiais também apresentem excelentes propriedades fotônicas. Os pesquisadores já haviam mostrado que nanotubos de carbono são absorvedores saturáveis ideais em lasers ultra-rápidos, ou em nanoantenas para freqüências óticas. Um novo trabalho mostra que arranjos regulares de nanotubos de carbono podem ser usados como cristais fotônicos.

Um cristal fotônico pode ser pensado como um semicondutor para os fótons. Similar ao caso eletrônico, esses cristais possuem um "gap" fotônico, ou seja, um intervalo de freqüências para o qual a propagação de luz é proibida. "Tipicamente, um cristal fotônico possui um arranjo periódico de materiais dielétricos, com uma periodicidade da ordem do comprimento de onda que se deseja manipular", explica Elefterios Lidorikis, pesquisador da equipe grega. Até o momento, a maioria das pesquisas nessa área tem focado nas regiões visível e infravermelho próximo do espectro eletromagnético.


Forte espalhamento de Bragg

Lidorikis e Andrea Ferrari realizaram o primeiro estudo teórico explorando o "gap" fotônico em uma larga faixa do espectro eletromagnético para arranjos periódicos de nanotubos de carbono. Em particular, os pesquisadores estudaram a resposta fotônica de arranjos bidimensionais quadrados de nanotubos de carbono de paredes múltiplas, iluminados com luz polarizada ao longo do comprimento desses tubos. Foi encontrado um forte espalhamento de Bragg - quando os nanotubos no arranjo foram espaçados entre 20 e 30 nm -, e um "gap" fotônico apareceu na região do ultravioleta profundo, em torno de 25 a 35 eV (ou de 35 a 50 nm).

Arranjos de nanotubos podem gerar propriedades de materiais fotônicos.

Créditos: ACS Nano.

De acordo com os pesquisadores, as descobertas significam que todos os tipos de manipulação de luz em cristais fotônicos na região visível do espectro (tais como localização de luz, inibição da emissão espontânea, guias de luz e manipulação, superlentes e metamateriais com índice de refração negativa) podem potencialmente ser estendidos para a região do UV profundo, usando-se arranjos de nanotubos de paredes múltiplas.


Explorando a absorção da luz

"Para freqüências óticas visíveis, os nanotubos de carbono de paredes múltiplas absorvem luz e não são apropriados para fabricar cristais fotônicos", disse Ferrari. "Entretanto, esta alta absorção pode ser explorada para projetar um novo material que, ao invés de ter um "gap" fotônico que reflete toda luz, possui uma banda de absorção fotônica que absorve totalmente toda luz visível incidente".

Esse comportamento pode também ser explorado para uso em coletores solares.

NanotechWeb, abril, 2009 (Tradução - AGS).


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Cristais fotônicos de silício poroso para detecção de substâncias tóxicas.

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia de título: "Photonics with Multiwall Carbon Nanotube Arrays", de autoria de E. Lidorikis and A. C. Ferrari, foi publicado (online) na revista ACS Nano, em abril, 2009, DOI: 10.1021/nn900123a.

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