Novo dispositivo em nanoescala da Caltech manipula luz óptica e revoluciona a comunicação sem fio

São PauloEngenheiros do Caltech desenvolvem dispositivo inovador de metasuperfície. Este pequeno aparelho é capaz de controlar e alterar a frequência da luz, o que pode resultar em canais de comunicação sem fio mais rápidos e com maior largura de banda do que o Wi-Fi atual.

Pontos Principais:

• Metassuperfícies são placas minúsculas e engenheiradas que manipulam a luz.
• Esses dispositivos podem direcionar a luz óptica para criar múltiplos canais em diferentes frequências.
• Essa nova tecnologia utiliza uma antena nanoscópica ajustável eletricamente.
• Aplicações potenciais incluem comunicações de alta taxa de dados e missões espaciais.

O dispositivo da Caltech resolve a limitação de largura de banda do Wi-Fi

O Wi-Fi possui uma largura de banda limitada devido ao uso de frequências de rádio. Em contrapartida, as frequências ópticas têm muito mais largura de banda disponível. No entanto, métodos tradicionais enfrentam dificuldades em lidar com a luz nessas frequências mais altas. O dispositivo da Caltech resolve esse problema e funciona eficazmente a 1.530 nanômetros, as mesmas frequências ópticas utilizadas nas telecomunicações.

Lentes de câmeras geralmente são grandes e pesadas. Já as metasuperfícies são finas e compostas por minúsculas antenas. Essas antenas podem alterar o comportamento da luz, como dobrá-la ou refletí-la.

Os dispositivos de metasuperfície anteriores não podiam ser modificados após a construção. O novo dispositivo, no entanto, pode ser ajustado aplicando diferentes voltagens às suas antenas, tornando-o mais flexível e adaptável.

O dispositivo utiliza uma camada de óxido de índio e estanho sob as antenas para ser flexível. Ajustando a voltagem, a densidade de elétrons nessa camada muda, o que altera o índice de refração de cada antena. Como resultado, o dispositivo pode direcionar a luz refletida em diferentes ângulos e frequências em tempo real.

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Essa tecnologia permite que um único laser gere várias novas frequências. Cada uma dessas frequências pode ser utilizada para comunicação rápida. A capacidade de controlar a direção e a frequência da luz é chamada de recurso "espaço-tempo" dessa metasuperfície.

Metassuperfícies prometem diversas aplicações empolgantes. Podem aprimorar a imagem 3D em LiDAR e melhorar a qualidade da comunicação sem fio em locais movimentados como cafeterias. Além disso, podem ser úteis para transmitir grandes volumes de dados em missões espaciais, já que a luz pode transportar mais informações do que as ondas de rádio.

A equipe de pesquisa, que inclui os estudantes de pós-graduação Prachi Thureja e Jared Sisler do grupo de Atwater, publicou seu trabalho na Nature Nanotechnology. A pesquisa foi financiada por subsídios de organizações como o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea e a DARPA.

O principal objetivo é desenvolver uma metassuperfície universal. Esse dispositivo geraria diversos canais ópticos, cada um transmitindo dados diferentes e enviando informações em direções variadas. Se for concretizado, pode revolucionar a maneira como utilizamos a comunicação sem fio.

Instituições como o JPL também estão colaborando conosco. Elas estão explorando o uso de frequências ópticas para missões espaciais, demonstrando a utilidade dessa tecnologia.

O avanço nas metassuperfícies aponta para um futuro promissor na comunicação sem fio e na transferência de dados.