Cientistas japoneses mapeiam quiralidade com resolução inédita usando luz terahertz

Uma equipe de cientistas japoneses, liderada pelo professor Katsuhiko Miyamoto, da Escola de Engenharia da Universidade de Chiba, no Japão, conseguiu visualizar diretamente a distribuição espacial da quiralidade em materiais com uma resolução de aproximadamente 100 micrômetros, utilizando luz na faixa dos terahertz. A técnica supera as limitações das medições convencionais, que apenas forneciam um valor médio da quiralidade em toda a amostra.

O trabalho, publicado na revista ACS Photonics, demonstra como mapear com precisão regiões de quiralidade direita e esquerda lado a lado em uma única superfície projetada. A pesquisa contou com a participação da primeira autora Uina Chiba, da mesma instituição, e dos doutores Seigo Ohno, da Universidade de Tohoku, e Takeo Minari, do Instituto Nacional de Ciência de Materiais.

Segundo Miyamoto, o estudo surgiu de uma pergunta simples: se as medições médias escondiam uma distribuição espacial real, o que aconteceria se fosse possível enxergá-la diretamente? Para criar regiões com diferentes quiralidades no mesmo material, os pesquisadores construíram uma metasuperfície do tipo moiré, empilhando padrões microscópicos de discos de prata com um leve deslocamento ou rotação.

Essas estruturas, fabricadas em escala micrométrica, interagem fortemente com a luz terahertz e permitem o controle artificial de configurações quirais direitas e canhotas. Ao direcionar ondas terahertz circularmente polarizadas sobre a metasuperfície, cada região respondeu de forma diferente, dependendo de sua quiralidade local.

A equipe conseguiu gerar uma imagem bidimensional que revela a coexistência de quiralidades opostas, algo nunca antes observado diretamente. O novo método alcança uma resolução espacial de cerca de 100 μm, o equivalente à espessura de um fio de cabelo humano.

Miyamoto afirmou que a técnica pode ser aplicada na avaliação de qualidade de materiais avançados e na análise de estruturas biomoleculares. Conforme detalha uma reportagem do portal Phys.org, o trabalho foi publicado com o título ‘Multiscale chirality in moiré metasurfaces revealed by terahertz circular dichroism spectroscopic imaging’.

Os autores planejam expandir a tecnologia para uma faixa de frequência mais ampla, de 2 a 15 THz, o que permitiria análises estruturais ainda mais detalhadas. As aplicações futuras incluem desde o diagnóstico de agregados proteicos anormais ligados a doenças até a inspeção de dispositivos de controle de sinais para sistemas de comunicação de próxima geração, como o 6G e além. A técnica também pode detectar distorções sutis em materiais quânticos e materiais moles, abrindo novas fronteiras para a ciência dos materiais.