Fotocapacitor: Descoberto componente fundamental para telas controladas por luz

Informática

Descoberto componente fundamental para telas controladas sem toque

Com informações do Instituto Norte-Americano de Física -  14/06/2017

O fotocapacitor deverá viabilizar as interfaces gestuais sem contato. [Imagem: CC0 Public Domain/Pixabay]

Telas controladas por luz

Em Minority Report, o personagem de Tom Cruise usa luvas que lhe dão o poder de manipulação virtual. A luz parece permitir que ele controle a tela como se fosse uma tela sensível ao toque, só que ele não toca em nada, movimentando as mãos no ar.

Essa tecnologia ainda fica melhor posicionada no lado da ficção científica, mas talvez não mais tão distante da realidade.

Pesquisadores japoneses descobriram um fenômeno chamado efeito fotodielétrico, que poderá permitir fabricar "telas de toque sem toque" - telas controladas a laser, com movimento em pleno ar.

Capacitor controlado por luz

Uma série de componentes avançados para circuitos lógicos vêm sendo desenvolvidos nos últimos anos. Em vez da eletricidade que controla seus equivalentes eletrônicos tradicionais, esses componentes básicos são controlados com luz - são os fotorresistores, fotodiodos e fototransistores.

No entanto, ainda não existe um fotocapacitor.

"Um fotocapacitor fornece uma nova maneira de operar circuitos eletrônicos com luz. Ele impulsionará a evolução da eletrônica para a próxima geração da fotoeletrônica," disse o professor Hiroki Taniguchi, da Universidade de Nagoya.

Os capacitores são componentes básicos para todos os tipos de eletrônicos, funcionando de forma semelhante a depósitos para elétrons. Eles podem, por exemplo, armazenar energia ou filtrar frequências indesejadas. Em sua versão mais simples, um capacitor consiste em duas placas condutoras paralelas separadas por um material eletricamente isolante, chamado dielétrico, como o ar ou vidro. Aplicando uma tensão nas placas faz com que as cargas opostas se acumulem em ambas as placas.

As propriedades do dielétrico desempenham um papel determinante no perfil do campo elétrico entre as placas e, por sua vez, quanta energia o capacitor consegue armazenar.

O pulo do gato de um fotocapacitor consiste na possibilidade de usar a luz para controlar uma propriedade do dielétrico chamado permissividade, uma medida que indica quanta carga elétrica é armazenada em um material para um dado campo elétrico, sendo um indicador da eficácia do material dielétrico.

Outras equipes já haviam obtido um tipo de efeito fotodielétrico usando uma variedade de materiais, mas sempre dependendo da fotocondutância, na qual a luz controla a condutividade elétrica dos materiais. O aumento da condutância resulta em uma maior permissividade dielétrica.

Mas este tipo de efeito fotodielétrico extrínseco, ou indireto, não é adequado para aplicações práticas porque um capacitor deve ser um bom isolante, impedindo a corrente elétrica de fluir, explica Taniguchi. Mas, sob o efeito fotodielétrico extrínseco, as propriedades isolantes de um capacitor se deterioram. Além disso, esse capacitor só funcionaria com corrente alternada de baixa frequência, enquanto os circuitos eletrônicos funcionam com corrente contínua.

A equipe quer agora aumentar o efeito fotocapacitivo visto em sua cerâmica. [Imagem: Takayuki Nagai et al. - 10.1063/1.4979644]

Efeito fotodielétrico

Agora, Taniguchi e seus colegas identificaram um efeito fotodielétrico intrínseco em uma cerâmica. "Nós demonstramos a existência do efeito fotodielétrico experimentalmente," disse ele.

Ainda não está claro como o efeito fotodielétrico intrínseco funciona, mas Taniguchi suspeita de defeitos na estrutura cristalina da cerâmica onde ele foi identificado, cuja fórmula química é LaAl_0,99Zn_0,01O_3-δ - vale lembrar que toda a eletrônica funciona com base em "defeitos" intencionalmente inseridos nos semicondutores, os chamados materiais dopantes.

Assim, mais pesquisas serão necessárias antes de vermos telas controladas por luz fora das telonas, mas esta descoberta é um passo significativo nesse rumo.

Pesquisas adicionais procurarão aumentar a intensidade do efeito e minimizar qualquer dissipação de energia. Entendendo o funcionamento do fotodielétrico intrínseco também será possível identificá-lo em outros materiais que possam se mostrar mais adequados para aplicações práticas.

Bibliografia:

Optical control of dielectric permittivity in LaAl0.99Zn0.01O3-
Takayuki Nagai, Hidefumi Takahashi, Ryuji Okazaki, Kenji Tanabe, Ichiro Terasaki, Hiroki Taniguchi
Applied Physics Letters
Vol.: 110, Issue 17
DOI: 10.1063/1.4979644