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Pesquisadores da Universidade de Michigan descobriram descoberto uma nova maneira de gerar luz brilhante e distorcida – conhecida como luz quiral – usando tecnologia que lembra a lâmpada de Thomas Edison.
Os resultados, publicados em uma edição recente da Ciência, ajudar a avançar nossa compreensão da física fundamental e abrir caminho para aplicações em sistemas de visão robótica e outras tecnologias de ponta.
“É difícil gerar brilho suficiente ao produzir luz distorcida com métodos tradicionais, como a luminescência de elétrons ou fótons”, Jun Lu, principal autor do estudo e pesquisador adjunto de engenharia química na UM disse em um declaração recente. “Gradualmente percebemos que na verdade temos uma maneira muito antiga de gerar esses fótons – não dependendo de excitações de fótons e elétrons, mas como a lâmpada Edison desenvolvido.”
A luz distorcida da lâmpada de Edison
A luz distorcida traça um caminho helicoidal através do espaço, com suas ondas oscilando em um movimento de saca-rolhas. Essa qualidade, também chamada quiralidadepode distinguir objetos com base nas curvas únicas de luz que eles emitem ou refletem. A luz quiral é importante em tecnologias avançadas de imagem e detecção, incluindo sistemas que poderiam ajudar veículos autônomos ou robôs diferenciam objetos em seu entorno.
Tradicionalmente, a geração de luz distorcida tem sido desafiante devido ao baixo brilho. A inovação da equipe de Michigan resolve isso revisitando um conceito clássico: radiação de corpo negroo tipo de luz emitida por qualquer objeto quente, incluindo o de Edison lâmpada de tungstênio.
Mergulhando na radiação do corpo negro
A radiação do corpo negro normalmente emite uma ampla espectro de luzque parece branco ao olho humano. No entanto, a forma do emissor em micro ou nanoescala pode alterar a intensidade da luz. polarização—a orientação de suas oscilações. Os pesquisadores encontrado que quando o emissor foi torcido em uma escala comparável ao comprimento de onda da luz emitida, a radiação resultante do corpo negro tornou-se quiral, com fótons torcidos.
“Esses emissores estão por toda parte ao nosso redor”, observou Nicholas Kotov, ilustre professor de ciências químicas e engenharia da Irving Langmuir na UM e autor correspondente do estudo, em um artigo. declaração recente. “Essas descobertas, por exemplo, podem ser importantes para um veículo autônomo dizer a diferença entre um cervo e um humano, que emitem luz com comprimentos de onda semelhantes, mas com helicidade diferente porque a pele do cervo tem uma ondulação diferente do nosso tecido.”
Torcendo a luz para ficar ainda mais brilhante
A principal vantagem desta abordagem é o brilho – a luz distorcida produzida com este método é até 100 vezes mais brilhante do que com técnicas tradicionais. Isto torna-o particularmente promissor para aplicações como visão robótica e veículos autónomos, onde distinguir objetos em ambientes complexos é crucial.
A equipe prevê robôs e carros autônomos equipados com sensores capazes de ver como camarão louva-a-deusque pode diferenciar entre vários tipos de luz distorcida. Por exemplo, estes sistemas poderiam utilizar as curvas únicas de luz emitidas por diferentes materiais para identificar obstáculos ou criaturas vivas.
Embora esta descoberta seja um avanço significativo, os desafios permanecem. A luz gerada inclui um amplo espectro de comprimentos de onda e torções, complicando as aplicações práticas. Os pesquisadores estão explorando maneiras de refinar a tecnologia, incluindo a possibilidade de desenvolver lasers que emitam luz distorcida sintonizada com precisão.
As descobertas oferecem um vislumbre de um futuro onde a tecnologia está enraizada em uma Invenção do século 19 transforma robótica, imagens e muito mais.
Como Kotov afirma na declaração: “Os avanços na física da radiação do corpo negro por nanoestruturas quirais são centrais para este estudo, abrindo portas para novas aplicações interessantes”.
Kenna Hughes-Castleberry é comunicadora científica da JILA (um instituto de pesquisa em física líder mundial) e redatora científica do The Debrief. Siga e conecte-se com ela no céu azul ou entre em contato com ela por e-mail em kenna@thedebrief.org
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