Physics News Update nº 791


O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 791, de 6 de setembro de 2006 por Phillip F. Schewe, Ben Stein, e Davide Castelvecchi Physics News Update
ANTENAS ÓPTICAS DE LASER representam uma abordagem relativamente nova para contornar o velho problema do limite de difração óptica que caracteriza a óptica convencional, mais exatamente a incapacidade de uma lente em focalizar a luz para efeitos de obtenção de imagens em uma definição melhor do que metade do comprimento de onda da luz utilizada. Da mesma forma que uma antena de telhado captura ondas de rádio da magnitude de metros e as transforma (cortesia de um circuito de ajustagem) em sinais muito menores em extensão física, assim a atena óptica converte luz visível em um feixe iluminante com um poder de resolução bem melhor. Por exemplo, uma luz de 800 nm pode produzir imagens com uma resolução espacial de, no máximo, cerca de 400 nm. Um novo dispositivo, construído pelos grupos de Ken Crozier e Federico Capasso em Harvard, que produz pontos iluminados tão pequenos quanto 40 nm, usando luz de 800 nm, é a primeira antena óptica totalmente integrada (laser e aparelho de focalização em uma única plataforma) e o primeiro a provar (medindo diretamente as intensidades de luz) a estreiteza do ponto de luz focalizado. Seu método combina duas técnicas comprovadas – plasmônica, na qual as ondas de luz que atingem uma superfície metálica, criam plasmons que são uma espécie de perturbação eletromagnética ( ver maiores detalhes em http://www.aip.org/pnu/2006/split/770-1.html ) – com um comprimento de onda menor do que a luz inserida; e a microscopia de campo próximo, na qual o limite de difração é evitado pela colocação da amostra muito próxima ao dispostivo de captura de imagens. No dispositivo de Harvard a antena consiste de duas tiras de ouro (130 m de comprimento por 50 nm de largura) separadas por um intervalo de 30 nm. A luz que incide sobre as faixas de ouro (que repousa diretamente na faceta de um diodo laser comercial comum), excita um grande campo elétrico no intervalo. Uma amostra colocada logo abaixo deste intervalo “vê” a coisa como um pulso de luz de 30 nm de largura (embora neste estágio do trabalho o foco seja mais parecido com um retângulo de 40 x 100 nm). Em diversas formas de microscopia sutil, a potência e, algumas vezes, fraca, mas aqui, com o funcionamento em pulsos, a antena pode gerar uma robusta intensidade de pico de mais de 1 gigawatt por cm². (Para comparar as imagens gravadas com um microscópio de força, um microscópio eletrônico e a nova antena de laser, veja http://www.aip.org/png/2006/266.htm ). Crozier diz que focos do tamanho de 20 nm devem ser possíveis e que aplicações para a sua antena de laser podem encontradas em áreas como armazenagem óptica de dados (onde 3 terabytes de dados podem ser gravadas em um CD), imagens químicas de resolução espacial e microscopia óptica de campo próximo (“near-field scanning optical” = NSOM). (Cubukcu et al., Applied Physics Letters, 28 de agosto de 2006; website do laboratório em www.deas.harvard.edu/crozier; ver também http://www.aip.org/pnu/2004/split/701-1.html)
MÚSCULOS ARTIFICIAIS PARA MONITORES COLORIDOS REALÍSTICOS. Redes de difração ajustáveis, feitas de pequenos músculos artificiais, podem proporcionar cores mais realísticas para TVs colocridas e monitores de computadores, mostram os físicos do ETH de Zurique na edição de 1º de setembro de Optic Letters. Em telas comuns, tais como telas de TV e LCDs de tela plana ou telas de plasma, cada pixel é composto de três elementos emissores de luz, um de cada cor fundamental: vermelho, verde e azul. As cores fundamentais em cadapixel são fixas e somente sua intensidade pode ser modificada – ajustando a luminosidade dos elementos coloridos – para criar as diferentes cores compostas. Desta forma, as telas existentes podem reporduzir a maior parte das cores visíveis, mas não todas. Por exemplo, as telas existentes não reproduzem fielmente o tons de azul que se pode ver no céu ou nos mares, diz Manuel Aschwanden. Aschwanden e seu colega Andreas Stemmer verificaram que se pode suplantar tais limitações modificando as próprias cores fundamentais, não somente sua luminosidade, por meio do uso de uma rede ajustável de difração. Em seu dispositivo, a luz branca atinge uma membrana de 100 microns de largura, feita de membrana de músculo artificial revestida de ouro, moldada em um formato que lembra cortinas pregueadas de janelas. O músculo artificial é feito de um polímero que se contrai quando se aplica uma voltagem. Quando a lus branca atinge uma rede de difração, as luzes brancas se espalham em diferentes ângulos. “É como se você apontasse um CD diretamente para a luz do Sol e o girasse”, diz Aschwanden. Tal como as trihas microscópicas na superfície de um CD, as ranhuras no músculo artificial dividem a luz branca em um arco-iris de cores. Mas, ao invés de girar a superfície para obter as diferentes cores, a equipe do ETH ajusta o ângulo de difração aplicando diferentes voltagens ao músculo artificial. à medida em que a membrana se estica ou se contrai, a luz incidente “vê” as ranhuras mais ou menos espaçadas. Todo os ângulos de reflexão são mudados, de maneira que todo o espectro de comprimentos de onda é girado como um todo. A cor desejada pode ser extarída por um orifício. Como o orifício fica fixo, diferentes partes do espectro passarão por ele. Para obter cores compostas, cada pixel usaria duas ou mais redes de difração. Com o uso desse método, uma tela poderia produzir toda a faixa de cores perceptíveis pelo olho humano. diz Aschwanden. Redes giratórias de difração são utilizadas rotineiramente em aplicações tais como comunicações por fibra óptica e projetores de vídeo, mas as tecnologias existentes são baseadas em materiais piezoelétricos rígidos, não em músculos artificiais, o que limita sua capacidade de contração-expansão a menos de 1%. Em contraste, músculos artificiais podem mudar seus comprimentos em grandes proporções. A obtenção de uma completa faixa de cores necessita de uma fonte de luz realmente branca, para começar – em lugar de uma mera combinação de verde, vermelho e azul que parecem brancos para os olhos humanos. Para este propósito, a tecnologia poderia explorar uma nova geração de LEDs brancos desenvolvidos recentemente, diz Aschwanden (ver PNU nº 772, http://www.aip.org/pnu/2006/split/772-3.html). )
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PHYSICS NEWS UPDATE é um resumo de notícias sobre física que aparecem em convenções de física, publicações de física e outras fontes de notícias. É fornecida de graça, como um meio de disseminar informações acerca da física e dos físicos. Por isso, sinta-se à vontade para publicá-la, se quiser, onde outros possam ler, desde que conceda o crédito ao AIP (American Institute of Physics = Instituto Americano de Física). O boletim Physics News Update é publicado, mais ou menos, uma vez por semana.
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Como divulgado no numero anterior, este boletim é traduzido por um curioso, com um domínio apenas razoável de inglês e menos ainda de física. Correções são bem-vindas.

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