Controle da luz com eletricidade pode mudar tecnologia de telas

Redação do Site Inovação Tecnológica -  30/05/2017

O controle elétrico da luz é feito com a mesma tecnologia empregada nos processadores de computador, abrindo caminho para o amplo uso da técnica. [Imagem: Yiling Yu - NCSU]

Controle elétrico da luz

Uma nova técnica para controlar feixes de luz com eletricidade pode mudar a forma como se fabricam telas e projetores e abrir caminho para tecnologias totalmente novas.

"Acreditamos que, assim como os computadores mudaram nossa maneira de pensar, esta nova técnica provavelmente mudará nossa maneira de ver. Por exemplo, ela permite moldar uma luz em padrões arbitrários, o que ser usado em lentes e projetores de realidade virtual sem óculos, na indústria de filmes de animação ou nas camuflagens," disse o professor Linyou Cao, da Universidade do Estado da Carolina do Norte.

Controlar a luz com eletricidade é difícil porque os fótons são neutros - eles não têm carga elétrica, de forma que geralmente não respondem a campos elétricos. Mas a luz pode ser controlada ajustando-se o índice de refração dos materiais que ela atravessa. O índice de refração refere-se à maneira como os materiais refletem, transmitem, dispersam e absorvem a luz. Quanto mais se puder controlar o índice de refração de um material, mais controle se terá sobre a luz que interage com esse material.

"Infelizmente, é muito difícil ajustar o índice de refração com campos elétricos," explica Cao. "Técnicas anteriores só podiam mudar o índice da luz visível entre 0,1 e 1%, no máximo."

Mudanças dinâmicas

Cao e seu aluno Yiling Yu deram um jeito nisto usando materiais semicondutores para mudar o índice de refração da luz visível em 60% - duas ordens de grandeza melhor do que qualquer coisa que havia sido conseguido antes. Eles usaram uma classe de materiais semicondutores atomicamente finos, ou monocamadas de metais de transição dicalcogenetos - especificamente, sulfeto de molibdênio, sulfeto de tungstênio e seleneto de tungstênio, materiais da família da molibdenita.

"Nós mudamos o índice de refração aplicando carga aos materiais semicondutores bidimensionais da mesma forma que se aplica uma carga aos transistores em um chip de computador," explica Cao. "Usando esta técnica, conseguimos mudanças significativas e ajustáveis no índice dentro do intervalo vermelho do espectro visível."

Como se baseiam nas mesmas técnicas usados nos chips e computadores, essas mudanças no índice de refração da luz são dinâmicas e podem ser feitas bilhões de vezes por segundo. "Esta técnica pode permitir controlar a amplitude e a fase da luz píxel por píxel de uma forma tão rápida quanto os computadores modernos," disse Yiling Yu.

O professor Cao afirma que já está procurando parceiros da indústria para desenvolver novas aplicações para a descoberta, embora ainda seja necessário ampliar seu funcionamento para todo o espectro visível, e não apenas no vermelho, com vistas às aplicações que o pesquisador tem em mente.

Bibliografia:

Giant Gating Tunability of Optical Refractive Index in Transition Metal Dichalcogenide Monolayers
Yiling Yu, Yifei Yu, Lujun Huang, Haowei Peng, Liwei Xiong, Linyou Cao
Nano Letters
Vol.: 10.1021/acs.nanolett.7b00768
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b00768