Em um laboratório alemão, a luz aprendeu a fazer uma curva sem que nada sólido a tocasse. Pesquisadores do DESY, ligado à Associação Helmholtz, usaram ondas sonoras inaudíveis para organizar o ar em uma grade invisível, capaz de desviar um feixe de laser. A descoberta, publicada na Nature Photonics, aponta para uma óptica que um dia dispensará espelhos e lentes de vidro, inspirada no modo como a própria atmosfera terrestre já dobra a luz.
Cientistas desviam feixes de laser usando apenas ar, em uma grade invisível criada por ondas sonoras
Uma grade invisível, feita só de ar e som
Mark
Em termos simples, o que eles fizeram?
Mimi
Usaram um alto-falante de ultrassom para criar no ar camadas de densidades diferentes. Essas camadas formam uma grade que desvia o laser sem tocar nele.
Mark
Por que não usar simplesmente espelhos?
Mimi
Com lasers de 20 gigawatts de pico, segundo Christoph Heyl, espelhos, lentes e prismas são limitados e se danificam com facilidade. O ar não tem esse problema.
Luke
Vale notar que 50% de eficiência é um número modesto. Metade da luz não é desviada como se quer, e a reportagem não detalha para onde ela vai.
Mimi
Verdade. A equipe diz acreditar que pode melhorar, mas isso é expectativa, não resultado.
Mark
E a ideia de lentes feitas de ar?
Mimi
Os pesquisadores acham possível, e também guias de onda e gases diferentes para lasers diferentes.
Luke
Isso é projeção deles. O que está demonstrado é a grade. Não há, no texto, prazo nem protótipo de lentes de ar.
Mark
E a afirmação de ser a primeira vez no mundo?
Luke
Está no texto da reportagem, sem fonte independente citada. O artigo na Nature Photonics é o respaldo, mas a comparação com outros trabalhos não aparece aqui.
Mimi
O pedido de patente indica que a equipe vê valor prático, ainda que sem aplicação definida.
O Pulso
- Um feixe de laser muda de rota num espaço que parece vazio, sem espelho, lente ou prisma no caminho.
- Ondas ultrassônicas de 140 decibéis, inaudíveis ao ouvido humano, criam camadas de ar com densidades diferentes que atuam como grade de difração.
- Com um pulso de 20 gigawatts, a óptica tradicional começa a falhar, pois espelhos e lentes se danificam e o feixe perde qualidade.
- A eficiência atual está em cerca de 50%, e a equipe trabalha para elevá-la.
- A equipe já pediu patente e prevê lentes e guias de onda feitos de ar, enquanto a pergunta central é se essas estruturas deixam de ser hipótese.
Em um laboratório alemão, a luz aprendeu a fazer uma curva sem que nada sólido a tocasse. Pesquisadores do DESY, ligado à Associação Helmholtz, usaram ondas sonoras inaudíveis para organizar o ar em uma grade invisível, capaz de desviar um feixe de laser. A descoberta, publicada na Nature Photonics, aponta para uma óptica que um dia dispensará espelhos e lentes de vidro, inspirada no modo como a própria atmosfera terrestre já dobra a luz.
Num laboratório do Deutsches Elektronen-Synchrotron, em Hamburgo, um feixe de laser atravessou o ar e saiu desviado de sua trajetória. Não havia nenhum objeto no caminho. O ar estava apenas organizado por ondas sonoras que o olho não consegue ver.
O resultado foi publicado nesta semana na revista Nature Photonics e, segundo a reportagem, é inédito no mundo. O autor principal é o doutorando Yannick Schrödel, sob orientação de Christoph Heyl, ambos do DESY. O método usa um alto-falante especial que emite uma onda de 140 decibéis, na faixa do ultrassom. Ela cria camadas de densidades diferentes no ar, formando uma grade de difração que desvia a luz sem contato físico.
A inspiração veio da própria atmosfera, que também dobra a luz ao atravessar camadas de ar distintas. A grade artificial, porém, oferece um controle bem mais preciso, já que suas propriedades dependem da frequência e da intensidade das ondas.
No teste, usou-se um pulso infravermelho de 20 gigawatts de pico. Nesse nível de potência, espelhos, lentes e prismas tradicionais se danificam facilmente e perdem qualidade. A grade de ar, segundo Heyl, mantém a qualidade do feixe. A limitação atual é a eficiência de cerca de 50%, que a equipe espera melhorar.
Os pesquisadores já imaginam lentes e guias de onda feitos de ar e até gases diferentes para lasers distintos. Para Heyl, a óptica moderna depende quase sempre de matéria sólida, e esse caminho abre uma direção inteiramente nova. O que vem agora é saber se a eficiência sobe e se essas estruturas deixam o terreno da hipótese.
Num laboratório do Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY), instituto alemão de física ligado à Associação Helmholtz de Centros de Pesquisa, um feixe de laser atravessou um espaço aparentemente vazio e saiu desviado de sua rota. Não havia espelho, lente ou prisma no caminho. Havia apenas ar, organizado por ondas sonoras numa grade que o olho não vê.
O resultado foi descrito em artigo publicado nesta semana na revista Nature Photonics. Segundo a reportagem, é a primeira vez que isso é feito no mundo, e a equipe já pediu patente da tecnologia. O autor principal é Yannick Schrödel, doutorando do DESY. O orientador do projeto é Christoph Heyl, do mesmo instituto.
O método usa um alto-falante especial, que emite uma onda sonora de 140 decibéis, comparável a ficar perto de um motor a jato. Como a onda está na faixa do ultrassom, o ouvido humano não a percebe. Ela cria no ar camadas de densidades diferentes, e esse padrão funciona como uma grade de difração. O laser interage com a grade e é desviado sem contato físico. Nas palavras de Schrödel, a equipe gerou uma grade óptica com a ajuda de ondas de densidade acústica.
A inspiração veio da atmosfera da Terra, que dobra a luz quando ela passa por camadas de ar com densidades distintas. Schrödel explica, porém, que a grade permite um controle muito mais preciso do que a deflexão atmosférica. As propriedades da grade dependem da frequência e da intensidade, ou seja, do volume, das ondas sonoras.
O teste usou um pulso de laser infravermelho com potência de pico de 20 gigawatts. A reportagem compara esse valor à energia de cerca de 2 bilhões de LEDs, ou à necessária para enviar 16,5 DeLoreans de De Volta para o Futuro. É um nível de potência em que a óptica tradicional sofre. Heyl afirma que, nessa faixa, as propriedades dos materiais de espelhos, lentes e prismas limitam seu uso, e que esses elementos são facilmente danificados por feixes intensos. A qualidade do feixe também decai. Já a grade de ar, segundo ele, desvia o laser preservando a qualidade, sem contato.
Há uma limitação reconhecida: a configuração atual tem apenas 50% de eficiência. A equipe acredita que pode melhorar esse número no futuro.
Os pesquisadores também apontam caminhos além da grade. Acreditam que outras estruturas ópticas poderiam ser feitas de ar, como lentes e guias de onda, e que seria possível usar gases diferentes para interagir com tipos distintos de laser. Heyl diz que o potencial do controle de luz sem contato, e sua extensão a outras aplicações, só pode ser imaginado por ora. Lembra que a óptica moderna se baseia quase exclusivamente na interação da luz com matéria sólida, e que essa abordagem abre uma direção inteiramente nova.
O que se acompanha agora é se a eficiência sobe dos 50% atuais e se lentes e guias de onda de ar saem do campo da hipótese.
Citações Notáveis
Em contraste com a óptica sólida, conseguimos desviar os feixes de laser preservando a qualidade e sem contato.— Christoph Heyl, orientador do projeto, DESY
Geramos uma grade óptica com a ajuda de ondas de densidade acústica.— Yannick Schrödel, autor principal, DESY
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