{"id":21355,"date":"2023-10-04T13:30:59","date_gmt":"2023-10-04T16:30:59","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf-wp2027\/?p=21355"},"modified":"2023-10-04T13:31:02","modified_gmt":"2023-10-04T16:31:02","slug":"pesquisadora-brasileira-cria-tecnica-aplicada-ao-grafeno-para-amplificar-a-luz","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbfisica.org.br\/v1\/sbf\/pesquisadora-brasileira-cria-tecnica-aplicada-ao-grafeno-para-amplificar-a-luz\/","title":{"rendered":"Pesquisadora brasileira cria t\u00e9cnica aplicada ao grafeno para amplificar a luz"},"content":{"rendered":"\n

M\u00e9todo inovador faz com que as ondas eletromagn\u00e9ticas sejam amplificadas em uma \u00fanica dire\u00e7\u00e3o, gerando um efeito que pode contribuir no futuro com novas tecnologias de computa\u00e7\u00e3o e comunica\u00e7\u00e3o<\/em><\/p>\n\n\n\n

Um transistor cl\u00e1ssico, desses usados em nossos equipamentos eletr\u00f4nicos atuais, s\u00e3o caracterizados por amplificar sinais el\u00e9tricos. Seria poss\u00edvel fazer isso com a luz? Essa quest\u00e3o foi levantada em  por um grupo de pesquisadores liderado por M\u00e1rio Silverinha, professor da Universidade de Lisboa e Instituto de Telecomunica\u00e7\u00f5es em Portugal, que em janeiro de 2022 publicou um artigo<\/a> debatendo os materiais que poderiam realizar esse efeito. <\/p>\n\n\n\n

A busca por esses materiais ficou \u00e0 cargo dos cientistas liderados pela brasileira Tatiana Gabriela Rappoport, professora associada da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) licenciada para atuar com Silverinha no Instituto de Telecomunica\u00e7\u00f5es e que hoje atua como pesquisadora na Universidade do Minho. O resultado do seu trabalho foi publicado em fevereiro de 2023 na Physical Review Letters no artigo Engineering Transistorlike Optical Gain in Two-Dimensional Materials with Berry Curvature Dipoles<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

De acordo com Tatiana, \u00e9 poss\u00edvel que diversos materiais de duas dimens\u00f5es – chamados assim pelo fato de sua espessura ser t\u00e3o fina quanto a de um \u00e1tomo \u2013 possam apresentar o efeito pretendido por Silverinha. Mas suas pesquisas tiveram in\u00edcio com o grafeno, um material muito fino e plano, composto por apenas uma camada de \u00e1tomos de carbono organizados em uma estrutura hexagonal, como uma rede de colmeia. \u00c9 essencialmente uma folha de carbono de apenas um \u00e1tomo de espessura. Al\u00e9m dessas qualidades, cientistas descobriram formas interessantes de usar as folhas desse material.<\/p>\n\n\n\n

Em 2018, um grupo de f\u00edsicos liderado por Pablo Jarillo-Herrero, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), nos Estados Unidos, fizeram uma importante descoberta relacionada \u00e0s propriedades do grafeno. A descoberta revelou que a sobreposi\u00e7\u00e3o de m\u00faltiplas folhas de grafeno em um \u00e2ngulo espec\u00edfico resulta na forma\u00e7\u00e3o de “heteroestruturas de grafeno”, as quais demonstram caracter\u00edsticas eletr\u00f4nicas singulares n\u00e3o observadas em camadas individuais do material ou em arranjos distintos. Essas caracter\u00edsticas incluem a cria\u00e7\u00e3o de bandas de energia que exibem semelhan\u00e7as com as encontradas em materiais supercondutores.<\/p>\n\n\n\n

O \u00e2ngulo de sobreposi\u00e7\u00e3o entre as camadas de grafeno afeta as intera\u00e7\u00f5es entre os el\u00e9trons nas camadas, levando a fen\u00f4menos como a forma\u00e7\u00e3o de bandas de energia caracter\u00edsticas e comportamento eletr\u00f4nico altamente correlacionado. Essa descoberta, inclusive, ocorreu no mesmo ano em que a pesquisadora brasileira Aline Ramires e o espanhol Jose Lado, no Instituto Federal de Tecnologia de Zurique (ETH), na Su\u00ed\u00e7a, fizeram pesquisas sobre a combina\u00e7\u00e3o de folhas de grafeno para criar e controlar estados ex\u00f3ticos de el\u00e9trons, como relata artigo da SBF<\/a> \u00e0 \u00e9poca. O tema, t\u00e3o importante at\u00e9 hoje, foi motivo do Pr\u00eamio Jos\u00e9 Leite Lopes de melhor tese de doutorado concedido em 2017 \u00e0 cientista Ingrid David Barcelos<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

O fato \u00e9 que a explora\u00e7\u00e3o das heteroestruturas abriu um novo campo de pesquisa e levou ao estudo detalhado de suas propriedades eletr\u00f4nicas, \u00f3pticas e magn\u00e9ticas com grande potencial de aplica\u00e7\u00f5es, incluindo eletr\u00f4nica flex\u00edvel, fot\u00f4nica e detec\u00e7\u00e3o de luz. Em raz\u00e3o desse hist\u00f3rico, Tatiana buscou usar o grafeno no experimento com a luz e, tamb\u00e9m, para que fosse poss\u00edvel criar uma teoria simples para o fen\u00f4meno, que estimulasse novas pesquisas para a busca de outros materiais 2D que apresentem amplifica\u00e7\u00e3o ainda maior da luz.<\/p>\n\n\n\n

Com a aplica\u00e7\u00e3o de uma corrente el\u00e9trica no material pesquisado por Tatiana, que consiste em duas folhas de grafeno organizadas sobre certa angula\u00e7\u00e3o, a luz foi amplificada com sucesso e de forma direcional. \u201cAs propriedades sobre a simetria do grafeno s\u00e3o conhecidas. O grande m\u00e9rito do nosso estudo \u00e9 a amplifica\u00e7\u00e3o da luz, um efeito novo: ao se aplicar corrente el\u00e9trica no material \u2013 e n\u00e3o precisa ser s\u00f3 grafeno \u2013 a luz que incide sobre ela \u00e9 amplificada. E esse efeito \u00e9 proporcional ao n\u00edvel da corrente\u201d, explica a cientista, que agora tamb\u00e9m busca outros materiais que apresentem esse tipo de propriedade. \u201cNo fundo, eu descobri as caracter\u00edsticas necess\u00e1rias b\u00e1sicas eletr\u00f4nicas em duas dimens\u00f5es. E vamos procurar outros materiais que possam amplificar a luz com ainda mais intensidade.\u201d<\/p>\n\n\n\n

(Colaborou Roger Marzochi) <\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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