Pesquisadores do MIT desenvolveram ressonadores que melhoram
Interação entre fótons e elétronsusado em uma ampla variedade de tecnologias, de lasers a painéis solares e LEDs. A desvantagem da abordagem tradicional é que, devido aos diferentes comprimentos de onda dessas partículas, a interação entre o fóton e o elétron é muito fraca.
Os físicos descobriram como melhorar essa interação.Eles desenvolveram um cristal fotônico especial, que é uma bolacha de silício em um isolador gravado com uma série de furos nanométricos. Cálculos teóricos mostram que, com a ajuda de um feixe de elétrons direcionado, tal placa pode gerar radiação Smith-Purcell mil vezes mais forte. Experimentos confirmaram o aumento da luz em mais de 100 vezes.
O princípio de funcionamento do dispositivo étransferência de momento de um elétron para um grupo de fótons ou vice-versa. Enquanto as interações convencionais de luz com elétrons são baseadas na geração de luz em um único ângulo, o cristal fotônico é ajustado para produzir luz em uma variedade de ângulos.
Esquema da montagem experimental. Imagem: Yi Yang et al., Nature
Em experimentos, os cientistas mostraramum aumento de cem vezes na radiação usando um microscópio eletrônico reaproveitado como fonte de feixe de elétrons. No entanto, eles observam que potencialmente esse método pode fornecer uma melhoria muito maior ao usar dispositivos especializados.
O mesmo processo pode ser usado em sentido inversodireção: ondas de luz ressonantes podem acelerar o movimento dos elétrons. Isso poderia ser usado para construir aceleradores de partículas miniaturizados em um chip. Isso significa que alguns experimentos que atualmente exigem enormes túneis subterrâneos, como o Large Hadron Collider, podem ser realizados em um laboratório convencional.
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Na capa: uma ilustração artística da interação entre elétrons e uma placa de um cristal fotônico. Imagem: MIT