Estudo mostra que este
material é capaz de converter a cor da luz de forma mais eficiente que o
grafeno e o silício. Pesquisadores pertencem ao Mackenzie e Universidade
Nacional de Singapura
Em etapa inédita de pesquisa,
o Fósforo Negro é novamente objeto de estudo de pesquisadores do MackGraphe –
Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias da
Universidade Presbiteriana Mackenzie – e colaboradores da NUS – Universidade
Nacional de Singapura – em projeto que estuda as capacidades óticas não
lineares do cristal. Com a participação do Prof. Dr. Christiano J. S. de Matos
e do Prof. Dr. Rafael de Oliveira, pesquisadores do MackGraphe, a pesquisa deve
propiciar novos desenvolvimentos tecnológicos.
Parente do grafeno, e
igualmente promissor, o Fósforo Negro poder ser produzido a partir do fósforo
vermelho (este, encontrado na natureza), é formado por camadas ultrafinas de
fósforo e, recentemente, foi identificado como um dos novos semicondutores
bidimensionais. A pesquisa rendeu publicação na Advanced Materials,
revista científica internacional referência no meio científico, que traz,
semanalmente, as maiores tendências em termos de pesquisa em materiais há cerca
de 25 anos.
O que cerca o estudo
No final dos anos quarenta, a invenção do transistor e os avanços posteriores em física de semicondutores desencadearam a "revolução eletrônica", que ainda influencia nossas vidas hoje em dia. Por outro lado, a partir da década de 1960, o advento do laser e avanços na produção de fibras óticas levaram à fundação da área tecnológica conhecida como fotônica, revolucionando o setor de telecomunicações de longa distância e, mais tarde, viabilizando a internet como a conhecemos hoje.
No final dos anos quarenta, a invenção do transistor e os avanços posteriores em física de semicondutores desencadearam a "revolução eletrônica", que ainda influencia nossas vidas hoje em dia. Por outro lado, a partir da década de 1960, o advento do laser e avanços na produção de fibras óticas levaram à fundação da área tecnológica conhecida como fotônica, revolucionando o setor de telecomunicações de longa distância e, mais tarde, viabilizando a internet como a conhecemos hoje.
No entanto, uma nova revolução
está por vir. Trata-se da incorporação de comunicações óticas no interior de
chips eletrônicos (feitos de silício), o que proporcionará um maior poder de
processamento aos computadores, rendendo ganhos de velocidade e consumo de
energia. Essa nova tendência tecnológica, que ficou conhecida como Fotônica do
Silício, ainda está em seu início e exige uma busca por novos materiais com
propriedades óticas que permitam o desenvolvimento de componentes eficientes
capazes de emitir, detectar e modular a luz.
O Fósforo Negro começa a se
mostrar um desses materiais promissores para a Fotônica do Silício. Formado por
um empilhamento de camadas atomicamente finas de átomos de fósforo ligados uns
aos outros, ele pode ser esfoliado como o grafeno para que poucas camadas sejam
isoladas. Quando o número de camadas isoladas é inferior a dez (cerca de 5 nm
de espessura), o material se mostra extremamente competitivo para aplicações
óticas e opto-eletrônicas. Além disso, sendo tão fino, este cristal pode ser
facilmente colocado sobre um chip de silício para que interaja com a luz
conduzida através dos canais de comunicação do chip.
O que foi descoberto
neste estudo
Na pesquisa desenvolvida e recém-publicada, os pesquisadores demonstraram que o Fósforo Negro também detém ótimas propriedades óticas não lineares, e que estas se tornam ainda mais eficientes quando o material é muito fino. Propriedades óticas não lineares são capazes de alterar características da luz, tais como a sua cor (ou frequência), o que poderá futuramente ser explorado para se controlar a luz propagada em um chip fotônico.
Na pesquisa desenvolvida e recém-publicada, os pesquisadores demonstraram que o Fósforo Negro também detém ótimas propriedades óticas não lineares, e que estas se tornam ainda mais eficientes quando o material é muito fino. Propriedades óticas não lineares são capazes de alterar características da luz, tais como a sua cor (ou frequência), o que poderá futuramente ser explorado para se controlar a luz propagada em um chip fotônico.
No estudo publicado, a luz
infravermelha (e, portanto, invisível aos nossos olhos) de um laser foi convertida
em luz verde por cristais nanométricos de Fósforo Negro de forma
significativamente mais eficiente do que no grafeno ou na superfície do
silício. Além disso, o estudo mostra que se aumentando a intensidade do laser,
este é capaz de corroer um cristal espesso de Fósforo Negro até que este se
torne atomicamente fino e, portanto, seja capaz de converter eficiente a cor da
luz. Segundo Christiano de Mattos, pesquisador do MackGraphe e um dos
responsáveis pelo estudo, a pesquisa publicada deverá fomentar novos
desenvolvimentos tecnologicamente importantes. “O Fósforo Negro é, realmente,
um material promissor para aplicações óticas e fotônica”, afirma.
Sobre o Mackenzie
A Universidade Presbiteriana Mackenzie
está entre as 100 melhores instituições de ensino da América Latina, segunda a
pesquisa QS Quacquarelli Symonds University Rankings, uma organização
internacional de pesquisa educacional, que avalia o desempenho de instituições
de ensino médio, superior e pós-graduação.
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