Sabres de luz? Não exatamente, mas talvez

Redação do Site Inovação Tecnológica -  22/06/2016

Um mediador entre as partículas de luz: uma molécula orgânica medeia a interação entre dois feixes de laser, indicados pelas esferas coloridas no primeiro plano - a energia dos dois feixes se altera quando deixam a molécula.[Imagem: Ella Maru Studio]

Luz que desliga luz

A física atual recomendaria aos cavaleiros Jedi da saga Star Wars que eles se concentrassem mais nos poderes da Força do que nos seus sabres de luz - afinal, dar cacetadas com luz não parece ser algo que seja possível, ou produza qualquer resultado.

O que problema é que espadas laser não poderiam ser usadas em combate como lâminas metálicas porque feixes de luz não sentem um ao outro.

Ou talvez sintam.

Até agora, para que um feixe de luz pudesse sentir outro era necessário um grande pedaço de material como intermediário, e uma luz muito intensa.

Contudo, uma equipe do Instituto Max Planck para a Ciência da Luz, na Alemanha, demonstrou pela primeira vez que é possível usar uma única molécula orgânica como intermediária, e usar apenas um punhado de fótons.

Andreas Maser e seus colegas não apenas influenciaram, mas até mesmo desligaram um outro feixe de luz usando apenas fótons. É apenas luz ligando ou desligando outra luz, sem qualquer interruptor.

Ainda não dá para falar em sabres de luz, mas este experimento fundamental não apenas deverá ocupar seu lugar nos livros didáticos de física, como também irá ajudar no desenvolvimento de transistores nano-ópticos para um futurocomputador fotônico, que funcione à base de luz.

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Molécula gigante

O aparato experimental consiste em uma única molécula orgânica, resfriada a -272° C, e dois feixes de laser cuidadosamente orientados.

"O feixe de controle tem a tarefa de modificar as propriedades ópticas da molécula, de modo a torná-la transparente para o segundo, o feixe de prova," explica Andreas.

"A temperaturas muito baixas, a seção transversal de interação da molécula se torna um múltiplo da sua dimensão geométrica," acrescenta seu colega Benjamin Gmeiner. "Assim, a molécula se torna algo como um gigante ilusório, resultando em que quase todos os fótons do feixe de controle podem interagir com a molécula. Portanto, alguns poucos fótons do feixe são suficientes para alterar as propriedades ópticas da molécula."

Assim que o feixe de controle altera a molécula - tornando-a transparente ou não - o outro feixe pode ser bloqueado ou liberado.

Esquema do experimento: as moléculas são as esferas vermelhas no centro. A transmissão do feixe sonda depende da diferença de cor entre os dois feixes. [Imagem: MPI for the Science of Light]

Os pesquisadores estão convencidos de que o pulso de controle pode ser ainda mais fraco do que o utilizado em seu experimento. "Em princípio, um único fóton deve ser suficiente para alterar o destino de um segundo fóton," prevê o professor Vahid Sandoghdar.

Transístor óptico

A equipe pretende continuar a trabalhar para demonstrar o controle de um feixe de luz usando apenas fótons individuais.

Simultaneamente, eles estão se concentrando bastante no lado prático das coisas: a equipe pretende incorporar a molécula intermediária em um transístor óptico dentro de um guia de ondas fotônico, que deverá permitir atrelar várias moléculas, cada uma controlando seu próprio feixe de luz. Isto será um passo importante para o processamento de informações em um processador fotônico.

Desta forma, parece que "processadores Jedi" estão mais próximos da realidade do que sabres de luz.

Bibliografia:

Few-photon coherent nonlinear optics with a single molecule
Andreas Maser, Benjamin Gmeiner, Tobias Utikal, Stephan Götzinger, Vahid Sandoghdar
Nature Photonics
DOI: 10.1038/nphoton.2016.63