Pesquisadores da Emory University criaram um nanodispositivo capaz de ligar, desligar e ajustar a intensidade da luz com controle elétrico. O componente, com apenas 200 nanômetros de largura, representa um avanço para chips fotônicos e computação quântica.
O dispositivo utiliza a geração de segundo harmônico (SHG), fenômeno em que dois fótons se combinam para gerar um novo fóton com o dobro da frequência. Embora a técnica já seja aplicada em lasers e microscopia, nunca havia sido controlada com tanta precisão em escala nanométrica.
Hayk Harutyunyan, líder da pesquisa, destacou a inovação do controle elétrico. ‘Ninguém havia demonstrado ajuste da geração de segundo harmônico com um botão elétrico em dispositivo tão pequeno’, afirmou. A intensidade da luz pode ser regulada em uma faixa de 500%.
O componente mede pouco mais de 200 nanômetros de largura, equivalente a menos de um centésimo da espessura de um fio de cabelo. Sua área ativa varia entre dois e seis nanômetros, dimensões dezenas de vezes menores que sistemas anteriores de SHG.
A pesquisa contou com a colaboração de cientistas da Universidade de Cambridge, Universidade Nacional de Singapura e Laboratório de Pesquisa da Força Aérea dos EUA. A equipe superou desafios de fabricação, como a criação de uma camada isolante estável para suportar tensão elétrica.
Inicialmente, materiais como dióxido de silício e óxido de alumínio foram testados, mas falharam em poucos minutos. A solução surgiu com a parceria com especialistas em filmes ultrafinos da Universidade Nacional de Singapura, que utilizaram óxido de lutécio.
O material, conhecido por sua estabilidade em condições extremas, foi depositado por laser pulsado sobre uma base de zircônia revestida com óxido de índio-estanho. Eletrodos de ouro foram integrados ao filme de óxido de lutécio, garantindo estabilidade e funcionamento conforme as simulações.
O estudo, publicado na revista Optica, demonstra a geração de segundo harmônico eletricamente sintonizável por meio de uma junção de tunelamento. Harutyunyan ressaltou que o método permite controlar processos ópticos em nanoescala, essencial para avanços em chips fotônicos e computação quântica.
A pesquisa abre caminho para sistemas quânticos escaláveis e operáveis à temperatura ambiente, utilizando partículas de luz para codificar e processar qubits. O trabalho foi reportado pelo phys.org.
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