Physics News Update nº 839

O Boletim de Notícias da Física do Instituto Americano de Física, número 839, de 17 de setembro de 2007 por Phillip F. Schewe PHYSICS NEWS UPDATE
OBJETO MACROSCÓPICO RESFRIADO POR RÁDIO. Há muito tempo se usa lasers para resfriar átomos em armadilhas. Usando-se uma luz ligeiramente defasada com os níveis quânticos de energia internos dos átomos, a luz pode progressivamente frear os átomos, quase os fazendo parar. O mesmo princípio pode ser aplicado a objetos maiores, feitos de trilhões de átomos, tais como um fino cantilever de Silício.
Embora o resfriamento de um cantilever — especificamente o movimento oscilatório do cantilever — já tenha sido obtido anteriormente, os cientistas do Laboratório do NIST, em Boulder, Colorado, foram os primeiros a fazê-lo usando circuitos de simples rádio-freqüência.
Na experiência do NIST, um cantilever com tamanho de mícrons foi resfriado da temperatura ambiente até 45°K por um processo chamado de refrigeração capacitiva, no qual o cantilever, bombardeado com ondas de rádio, freia (ou seja, vibra menos), transferindo sua energia para o circuito ressonante de rádio-freqüência que o circunda.
Um dos cientistas do NIST, Kenton Brown, afirma que a vantagem potencial existente é que o resfriamento do cantilever pode ser conseguido com a tecnologia padrão de rádio-freqüência, em lugar de elementos ópticos de precisão ou lasers, tornando mais fácil inserir todo o aparato em um chip e imergir o chip em um ambiente criogênico.
Por que resfriar o cantilever (pense em um trampolim pequenininho, vibrando para cima e para baixo) em primeiro lugar? Porque um cantilever frio o bastante pode demonstrar comportamento quântico em um objeto macroscópico. Além do interesse fundamental em tal feito, ele pode pavimentar o caminho para detectores ultra-sensíveis. (Brown et al., Physical Review Letters, artigo em publicação; website do Laboratório da Divisão de Tempo e Freqüência do NIST)
UMA MUDANÇA NA REFLETIVIDADE, ULTRA RÁPIDA E EXCEPCIONALMENTE GRANDE, pode ser conseguida com lasers de femtossegundos. Em uma recente experiência, pulsos curtos de laser, atingindo um alvo de sal orgânico, momentaneamente transformaram o material de isolante (um mau refletor de luz) em um semi-metal (bom refletor de luz). Uma mudança na refletividade desse grau — mais de 100% — nunca tinha sido conseguida em um material fotônico; as mudanças foto-induzidas são, usualmente, de poucos por cento.
O pulso laser nem tem que ser particularmente intenso para causar essa mudança. Assim, o trabalho sobre essa foto-resposta gigantesca começou como uma colaboração Tokio-Kioto, mas agora inclui o LBL e Oxford. O novo avanço é que a mudança na refletividade pode ser causada em dezenas de femtossegundos, ao invés de 150 nseg.
Os novos resultados serão relatados nesta semana no encontro “Fronteiras na Óptica” em San Jose por Jiro Itatani, que tem uma comissão conjunta no LBL e na Agência Japonesa de Ciência e Tecnologia. Ele afirma que essas dramáticas mudanças na refletividade serão úteis para criar comutações ultr-rápidas óptico para óptico. (Vide website do encontro)
EXPLICANDO UMA VERSÃO PLASMÔNICA DA EXPERIÊNCIA DE YOUNG. Quando uma luz bate em um dispositivo metálico de aberturas abaixo do comprimento de onda, podem ser criados plasmons de superfície. Um fenômeno eletromagnético tal como a própria luz, os plasmons se propagam no plano do metal, porém com um comprimento de onda menor, algumas vezes consideravelmente menor, do que a luz incidente.
Da mesma forma que a luz pode ser acoplada aos plasmons de superfície, esses plasmons que se propagam entre as aberturas podem, também, serem reconstituídos como luz. O efeito geral é que luz “de banda larga” pode passar por pequenos orifícios.
Se, então, limitarmos o número de aberturas a duas, teremos a versão plasmônica da famosa experiência de Young, aquela experiência do início do século XIX na qual a luz que passava por duas fendas em um anteparo, produzia um padrão de interferência — revelando a natureza ondulatória da luz.
Diversas experiências foram agora realizadas nesta exata versão da experiência de Young. No encontro “Fronteiras na Óptica”, C. H. Gan, da Universidade da Carolina do Norte (Charlotte), relata sobre novas previsões teóricas sobre as propriedades de coerência da luz transmitida através das fendas.
Suas simulações detalhadas, realizadas com os colaboradores G. Gbur da UNC-Charlotte e T.D. Visser da Universidade Livre de Amsterdam (Vrije Universiteit), mostram como os plasmons que passam entre as aberturas resultam em uma correlação entre os campos luminosos emitidos pelas aberturas.
Gan mostra como este efeito pode ser sintonizado (tal como fazendo variar o tamanho ou o espaçamento entre as fendas) para obter graus variáveis de coerência espacial (ou seja, o quanto as ondas estão “em fase”) com as ondas luminosas emergentes reconstituídas.
Esta “capacidade de sintonia” (“tunability”), por sua vez, tem potencial a ser explorado em novas formas de captação de imagens por relacionamento-por-coerência, tais como a microscopia de espalhamento de coerência variável (“variable coherence scattering microscopy”).
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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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