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A verdadeira Refração Negativa

quinta-feira, 27 de novembro de 2008

Um equívoco comum é pensar que o fenômeno da refração negativa só acontece em materiais com índice de refração negativo, tais como os metamateriais.

No entanto em certas circunstâncias é possível realizar a refração negativa em muitos sistemas, enquanto o índice de refração negativo é muito mais difícil de realizar.

Por exemplo, quando a refração negativa com luz visível foi recentemente anunciada para os guias de onda de plasma, cresceu a questão para saber se tais sistemas apresentam o índice de refração negativo.

O estudo computacional realizado pela equipe de Jennifer Dionne mostra que os guias de ondas com estruturas metal-isolante-metal fabricadas com materiais tipo prata e GaP particularmente podem apresentar o índice de refração negativo.

No caso dessas estruturas, são suprimidos os modos luminosos em competição.

Portanto a figura de mérito calculada é muito intensa, sugerindo baixa perda durante a propagação.

Baseado nesses achados, o desenvolvimento dos guias de onda de plasma com índice de refração negativo parece ser uma alternativa realística em relação aos atuais projetos de metamateriais.

Em particular, promete facilitar a integração com circuitos opto-eletrônicos e pode conduzir a novas geometrias tridimensionais.

A discussão completa está na revista  Opt. Expr. 16, 19001–19017 (2008)

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NANOTUBOS DE CARBONO: Emitindo Fóton por Fóton

sexta-feira, 20 de junho de 2008

Os nanotubos de carbono (CNTs, do inglês “carbon nanotubes”), têm sido exaustivamente estudados em relação as propriedades eletrônicas e mecânicas.

Há extenso repertório científico de possíveis aplicações já demonstradas para esses sistemas unidimensionais de camadas de carbono laminadas na forma de tubos.

Até o momento, os estudos óticos com os nanotubos de carbono limitavam-se apenas ao processo de caracterização do mesmo.

Agora a equipe de Högele mostrou que esse material exibe comportamento ótico descrito pela física quântica.

Os fótons – portadores de informação eletromagnética da matéria – se comportam como partículas bosônicas, por isso gostam de viajar juntos, empacotados: é o que acontece com a luz das estrelas, por exemplo.

No entanto, nos sistemas quânticos tais como os átomos ou mesmo os átomos artificiais, o confinamento dos portadores de carga elétrica pode desfazer o comportamento empacotado, resultando na emissão de fóton por fóton, cada um por vez.

Para aplicações tais como na comunicação ultra segura, é desejável o comportamento desempacotado.

Os autores dessa pesquisa excitam um único nanotubo de carbono com um pulso de laser e observam que, após a relaxação do sistema, a radiação é emitida fóton por fóton.

Os resultados sugerem que os nanotubos de carbono podem ampliar o seu repertório de aplicações para além dos circuitos lógicos e outros dispositivos eletrônicos: abrem-se os caminhos para os dispositivos optoeletrônicos quânticos.

Se você quer saber mais, leia o artigo na revista Phys. Rev. Lett. 100, 217401 (2008).

OBS: Os nanotubos de carbono são formados por camadas sólidas de grafite com dimensões de nanometros, ou seja, um bilhonésimo do metro (1/1.000.000.000).

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FÍSICA APLICADA: Sintonizando um Fóton

sábado, 7 de junho de 2008

A atual capacidade científica e tecnológica para detectar um único fóton torna possível investigar as propriedades quânticas da luz e implementar estratégias de comunicação quântica e criptografia quântica com um único fóton transportando a informação.

Até esta data, os detectores de fótons têm dois padrões: podem ser projetados com sensibilidade para detectar um único valor da energia dos fótons ou para detectar uma vasta gama de energias.
No entanto nenhum apresenta a opção para sintonizar o comprimento de onda detectado.

Agora a equipe de Gustavsson descreve o detector com sintonia de freqüência para um único fóton no regime de microondas usando a estrutura de ponto quântico duplo.

Eles são capazes de deslocar os níveis discretos de energia de um ponto quântico em relação aos níveis de energia do outro ponto quântico por meio da aplicação de voltagens adequadas no portão de passagem dos elétrons.

Usando técnicas de detecção de carga elétrica resolvidas no tempo, eles conseguem relacionar diretamente a detecção do tunelamento de um elétron com a absorção de um único fóton, cuja energia corresponde a separação do nível de energia sintonizado entre os dois pontos quânticos.

Se você quer saber mais, consulte Phys. Rev. Lett. 99, 206804 (2007).

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