Pesquisadores de Stanford construíram lasers de titânio-safira (Ti:Sa) que são 10.000 vezes menores do que qualquer dispositivo similar anterior e os encaixaram em um chip.
Até agora, tal lasers custaram mais de US$ 100.000. Mas com uma nova abordagem, descrita em 26 de junho no periódico Naturezaos cientistas acreditam que o custo pode cair para US$ 100 por laser.
Eles também alegaram que milhares de lasers poderiam ser construídos em um wafer de quatro polegadas no futuro — e o custo por laser poderia se tornar mínimo. Esses lasers de pequena escala poderiam ser usados em futuros computadores quânticos, em neurociência e até mesmo em microcirurgias.
O laser experimental depende de dois processos cruciais. Primeiro, eles moeram um cristal de safira até uma camada de apenas algumas centenas de nanômetros de espessura. Eles então moldaram um vórtice giratório de pequenas cristas, nas quais eles projetaram um ponteiro laser verde. Com cada rotação dentro desse vórtice, a intensidade do laser aumentava.
“Uma das partes mais complicadas foi a produção da plataforma”, disse o coautor do estudo Joshua Yang, um candidato a doutorado em Stanford, à Live Science. “A safira é um material muito resistente. E quando você a tritura, muitas vezes, ela não gosta, racha ou danifica o que você está usando para tentar triturar.”
Relacionado: Nova invenção transforma qualquer smartphone ou tela de TV em um projetor holográfico
No entanto, uma vez que esse problema foi resolvido, Yang descreveu o processo como “navegação tranquila”. Mas ele fez questão de enfatizar que, embora a equipe estivesse no ponto de partida, eles já podem “batalhar com tecnologia de laser semicondutor que teve mais de uma década para amadurecer”.
Um dos motivos pelos quais a equipe está tão otimista é que seus lasers podem ser ajustados para diferentes comprimentos de onda; especificamente, de 700 a 1.000 nanômetros, ou do vermelho ao infravermelho.
Isto é crucial para pesquisadores atômicos, disse Yang, citando qubits de estado sólido como um exemplo. “Esses sistemas atômicos requerem energias diferentes [to make a transition from one state to another]”, ele disse. “Se você comprar um laser que tenha uma pequena largura de banda de ganho e a outra transição estiver fora dessa largura de banda, então você terá que obter outro laser para endereçar esse outro sistema.”
Yang e seus colegas também criaram uma empresa, Fotônica Brightlightpara comercializar a tecnologia.
“A primeira oportunidade que realmente vemos é o mercado de pesquisa acadêmica”, disse Yang. “Como pesquisadores, conhecemos essa necessidade de lasers. E sabemos que o que podemos fornecer é muito melhor do que o que está atualmente no mercado.”
Embora Yang não esteja vinculado a preços exatos, ele disse que isso dependerá da funcionalidade incorporada, mas certamente será uma ordem de magnitude menor do que os lasers Ti:Sa atuais.
Os lasers em miniatura poderiam ser usados em computadores quânticos — ajudando a torná-los muito menores no processo. Eles também poderiam revolucionar o campo da optogenética, disse Yang, onde cientistas controlam neurônios com luz guiada dentro do cérebro; atualmente, eles usam tecnologia de fibra óptica robusta. Finalmente, lasers Ti:Sa em miniatura podem ser usados em cirurgia a laser.
Tudo isso depende de Yang e seus colegas conseguirem miniaturizar e produzir em massa a tecnologia para que centenas, ou até milhares, de lasers possam caber em uma pastilha de quatro polegadas.
Yang está confiante no sucesso, no entanto, dizendo que acredita que o primeiro “laser sintonizável” para usuários acadêmicos pode estar à venda em dois anos. Ele acrescentou: “As aplicações potenciais desses lasers miniaturizados são vastas e quem sabe onde estaremos daqui a cinco anos?”
