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Revolução na gama terahertz: Novos materiais para luz compacta!
O Prof. Eng da TU Dresden lidera um projeto internacional sobre a compressão de luz terahertz. Resultados promissores.
Revolução na gama terahertz: Novos materiais para luz compacta!
Um projeto de pesquisa internacional liderado por Josh Caldwell da Universidade Vanderbilt e Alexandre Paarmann do Instituto Fritz Haber fez avanços inovadores na tecnologia terahertz. Em colaboração com Prof. Lucas M. Eng. da Universidade Técnica de Dresden, pesquisadores demonstraram a compressão da luz terahertz (THz) em dimensões em nanoescala.
Os resultados, publicados em 15 de setembro de 2025 na revista Nature Materials, mostram como os dichalcogenetos de háfnio (HfX2, onde X = S ou Se) permitem uma compressão significativa da luz THz. Comprimentos de onda superiores a 50 micrômetros foram reduzidos para menos de 250 nanômetros, o que resultou em perda mínima de energia. Esta compressão é comparável ao confinamento das ondas do mar numa chávena de chá, ilustrando a escala e a eficiência desta tecnologia.
No foco da pesquisa
O desafio de integrar a tecnologia THz em dispositivos compactos decorre do longo comprimento de onda da luz THz. Embora os materiais tradicionais tenham lutado para comprimir eficazmente a luz na faixa THz, o novo material em camadas de dichalcogeneto de háfnio oferece uma solução promissora. A pesquisa visa estudar a interação da luz e da matéria do nível nano ao atômico, o que tem implicações de longo alcance para a óptica não linear.
A equipe de pesquisa utilizou o microscópio óptico de campo próximo, que foi desenvolvido em cooperação entre a TU Dresden e o Helmholtz Center Dresden-Rossendorf. Uma das principais intenções é desenvolver ressonadores e guias de ondas THz ultracompactos que possam potencialmente revolucionar a pesquisa com materiais 2D através da integração em heteroestruturas de van der Waals.
Aplicações e desenvolvimentos técnicos
As aplicações potenciais desta tecnologia são promissoras, variando desde melhorias em dispositivos optoeletrônicos, como emissores infravermelhos, até óptica terahertz para segurança física e detecção ambiental. Em particular, a seleção de sistemas terahertz adequados tornou-se mais importante nos últimos anos porque a anteriormente citada “lacuna terahertz” não existe mais.
No uso industrial, sistemas como Terahertz TDS (Espectroscopia no Domínio do Tempo) e radares FMCW (Onda Contínua Modulada em Frequência) são fundamentais. O uso de lasers de pulso curto permite medições de tempo precisas e investigações espectroscópicas. Em comparação, os radares FMCW são menores, mais baratos e oferecem taxas de medição mais altas, embora sua resolução de profundidade seja menor.
Técnicas adicionais, como espectroscopia de correlação cruzada e FMCW óptico, estão atualmente sendo testadas e poderão em breve ficar prontas para a indústria. A seleção do método mais adequado ocorre sempre no contexto da aplicação específica, o que sublinha a flexibilidade da tecnologia THz. Os novos resultados da pesquisa também poderiam permitir a triagem de materiais de alto rendimento e, assim, avançar no desenvolvimento de tecnologias THz mais eficientes.