Cientistas criam lente plana mais fina do mundo usando física quântica

O tamanho e a distância entre os anéis (em comparação com o comprimento de onda da luz que os atinge) determinam a distância focal. O design empregado permite que a lente foque a luz vermelha a uma distância de 1 mm.

Segundo os especialistas por traz da inovação, uma de suas características únicas é que a eficiência de focagem depende de efeitos quânticos dentro do WS 2. Esses efeitos permitem que o material absorva e reemita luz com eficiência em comprimentos de onda específicos.

O aprimoramento quântico funciona da seguinte maneira. Primeiro, o WS 2 absorve luz enviando um elétron para um nível de energia mais elevado. Devido à estrutura ultrafina do material, o elétron com carga negativa e o “buraco” com carga positiva que ele deixa na rede atômica permanecem unidos pela atração eletrostática entre eles, formando o que é conhecido como “éxciton”. Os excitons desaparecem rapidamente quando o elétron e o buraco se fundem e enviam luz.

Os cientistas detectaram um pico claro na eficiência da lente para os comprimentos de onda específicos da luz enviada pelos excitons. Embora o efeito já seja observado em temperatura ambiente, as lentes são ainda mais eficientes quando resfriadas. Isso ocorre porque os excitons funcionam melhor em temperaturas mais baixas.

Outra característica exclusiva da lente é que, embora parte da luz que passa por ela forme um ponto focal brilhante, a maior parte da luz passa sem ser afetada, o que abre portas para uso na tecnologia do futuro. “A lente pode ser usada em aplicações onde a visão através da lente não deve ser perturbada, mas uma pequena parte da luz pode ser aproveitada para coletar informações. Isso a torna perfeita para óculos vestíveis, como para realidade aumentada”, disse Jorik van de Groep, um dos autores do trabalho, em comunicado.

Os pesquisadores estão agora focados em projetar e testar revestimentos ópticos mais complexos e multifuncionais, cuja função (como focar a luz) pode ser ajustada eletricamente. “Os excitons são muito sensíveis à densidade de carga do material e, portanto, podemos alterar o índice de refração do material aplicando uma voltagem”, completou Van de Groep.

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