Nanotecnologia

Nanopartícula amplifica luz

Redação do Site Inovação Tecnológica -  12/05/2016

A nanopartícula plasmônica é composta por uma esfera de óxido de estanho e bário, com 190 nanômetros de diâmetro, envolta por uma camada de 30 nanômetros de ouro. [Imagem: Alejandro Manjavacas /Rice University]

Amplificador óptico

Amplificar a luz é essencial para um sem-número de tecnologias, o que inclui os lasers e as telecomunicações.

O problema é que fazer isso de forma ajustável e flexível requer aparelhos grandes e caros, o que impede o uso de várias tecnologias fotônicas em equipamentos miniaturizados.

"Amplificadores ópticos paramétricos ajustáveis custam ao redor de US$100.000 e ocupam um bom espaço em um laboratório", explica Yu Zhang, da Universidade Rice, nos EUA.

Isso dá uma dimensão da importância e do alcance do trabalho do pesquisador: Zhang criou um amplificador óptico formado por uma única nanopartícula, que mede ao redor de 400 nanômetros.

Amplificação de luz

A nanopartícula amplificadora de luz opera de forma parecida com um laser. Mas, enquanto os lasers têm uma frequência de saída fixa - uma única cor - o amplificador óptico pode ser configurado ao longo de uma ampla faixa de frequências, chegando até o infravermelho.

Operando no campo da plasmônica, a nanopartícula usa a energia de um feixe de luz básico, conhecido como feixe de bombeamento, para aumentar a energia do "sinal", o feixe de luz que se deseja amplificar. O processo gera também um outro feixe, chamado "ocioso", ou secundário (idler), que contém um resíduo da energia de bombeamento.

"Amplificadores ópticos paramétricos operam com luz em vez de eletricidade. Uma luz de bombeamento forte amplifica dramaticamente um sinal fraco. Em nosso caso, as frequências de bombeamento e de sinal estão no espectro visível, e o idler é infravermelho," explicou a professora Naomi Halas, coordenadora da equipe.

O próximo passo será integrar a nanopartícula a outros componentes fotônicos para testar seu rendimento.

Bibliografia:

Toward Surface Plasmon-Enhanced Optical Parametric Amplification (SPOPA) with Engineered Nanoparticles: A Nanoscale Tunable Infrared Source
Yu Zhang, Alejandro Manjavacas, Nathaniel J. Hogan, Linan Zhou, Ciceron Ayala-Orozco, Liangliang Dong, Jared K. Day, Peter Nordlander, Naomi J. Halas
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acs.nanolett.6b01095