Eletrônica, Luz, Mecânica quântica, Novas tecnologias, Plasmônica

O que é plasmônica?

Neste post eu vou apresentar a plasmônica. É um campo emergente da eletrônica que lida com plásmons, que são ondas de elétrons geradas por luz.

Como produzir plásmons?

Quando uma luz incide sobre um “sanduíche” de dielétrico com dois metais, a cavidade dielétrica comprime o sinal de luz e os elétrons livres nos metais oscilam em ressonância formando ondas de elétrons. Estas oscilações são chamadas de plásmons que têm comprimento de onda definido.

Plásmons também podem ser gerados na superfície. Ao inserir uma luz em um filme ultra fino de ouro com um substrato de vidro criando o fenômeno da Ressonância de Plásmon de Superfície (SPR).

A detecção de plásmons é feita por sensores óticos que captam a intensidade da luz refletida em relação ao ângulo, a luz deve ficar em um ângulo que garanta total reflexão interna.

Plásmons só podem ser gerados com nanoestruturas e duram muito pouco tempo.

Copo de Licurgo

Embora o termo plasmônica seja novo, artefatos antigos usavam o princípio da plasmônica. O Copo de Licurgo, uma taça romana do século 4 d.C., possui nanopartículas de ouro e prata, provavelmente foram colocados inadvertidamente. A taça fica vermelha quando é colocada uma fonte de luz dentro do copo e verde quando reflete luz sobre ela.

Circuitos plasmônicos

A velocidade de chips e microprocessadores pode ser grandemente aumentada com condutores de plásmons pois estes podem transportar grande quantidade de informação, combinando a alta velocidade da luz com a miniaturização da microeletrônica. Aqui temos um detector de plásmons de superfície que converte sinais óticos em elétricos.

No dispositivo acima, duas nanopeças em forma de L com uma camada de germânio entre elas e esta camada gera uma corrente elétrica. Outras estruturas plasmônicas tem o equivalente na eletrônica se receberem luz em um determinado comprimento de onda. Esta nanohaste de ouro de 100 nm de comprimento se comporta como um circuito RLC.

Estas nanohastes arranjadas desta forma se comportam como uma ponte de circuito.

Para construir computadores plasmônicos, é necessário criar um componente equivalente do transistor para a plasmônica. Este dispositivo é o plasmonster, possui um espaço de guia de onda para receber a luz.

Ao receber luz na guia de onda, o plasmonster cria ondas de elétrons em uma frequência. Gerando corrente elétrica que pode acionar dispositivos eletrônicos, operando como uma chave semelhante ao transistor.

Aplicações na medicina

Uma das promessas desta área na medicina é o tratamento de câncer sem efeitos colaterais. Inserindo nanoesferas de silica de 100 nanômetros revestidas com ouro de 10 nanômetros de espessura.

Essas nanopartículas seriam injetadas em uma área com tumor, ao receberem uma luz infravermelho, elétrons oscilariam e matariam as células cancerígenas sem destruir as saudáveis.

Invisibilidade

Outra promessa fascinante é a possibilidade de criar materiais que entram em ressonância com a luz, tornando o índice de refração de material igual a do ar, portanto invisível. Algo visto até agora somente em filmes como o do Predador e games como Command & Conquer e Metal Gear Solid.


A estrutura absorveria luz, mas um material que amplifica o sinal ótico com spaser compensaria a perda por absorção e metamateriais podem teoricamente redirecionar ondas eletromagnéticas.

Outras aplicações

Outras possíveis aplicações da plasmônica:

  • Células solares;
  • LEDs de silício;
  • Spaser, o laser de plasmôns;
  • Nano antenas;
  • Filtros plasmônicos;
  • Espectroscopia Raman;
  • Sensores ultrasensíveis;
  • Microscopia de tunelamento.

 

 

 

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