Maser, o pai do laser, agora porttil e a temperatura ambiente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 05/03/2024

Raios maser

Apesar de ser considerado do pai do laser, o maser – um espcie de laser de micro-ondas – s comeou a ficar prtico h cerca de uma dcada, quando foi construdo o primeiro maser a funcionar a temperatura ambiente.

Maser a sigla de Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation, ou amplificao de micro-ondas por emisso estimulada de radiao, e ele to promissor quanto seu filho, com aplicaes possveis que passam pelas telecomunicaes, tcnicas no-invasivas para analisar o interior do corpo humano, mecanismos de leitura do valor dos qubits dos computadores qunticos e at radiotelescpios capazes de estudar exoplanetas.

Agora essas aplicaes ficaram ainda mais prximas da realidade. A mesma equipe que tirou essa tecnologia do frio e depois criou um maser de emisso contnua, em 2018, desta vez construiu um maser porttil, do tamanho de uma caixa de sapatos.

O novo dispositivo, pesando apenas alguns quilogramas, consegue amplificar sinais de micro-ondas a um custo acessvel graas ao uso de um material de ganho muito simples, o pentaceno, uma cadeia de cinco anis de benzeno que pode se formar temperatura ambiente.

“Conseguimos encolher o maser para apenas 5 kg, sem necessidade de resfriamento, sem necessidade de vcuo, e tudo em estado slido. O que diferencia o maser porttil dos projetos anteriores que o maser numa caixa de sapatos o primeiro maser porttil temperatura ambiente, operando perto do limite quntico, mas pequeno e leve o suficiente para ser porttil. A portabilidade fundamental para incentivar mais pessoas a usar este dispositivo. Faz toda a diferena quando algum pode segurar um dispositivo e apertar um boto facilmente,” disse o professor Wern Ng, do Imperial College de Londres.

Maser de diamante

Um dos maiores desafios da equipe foi miniaturizar a fonte de bombeamento, a energia de base que deve ser fornecida ao dispositivo para que ele a amplifique. Embora um material de ganho a temperatura ambiente eliminasse a necessidade de resfriamento, os masers existentes ainda precisavam usar uma bomba grande e de alta energia.

“Para amplificar as micro-ondas, as molculas de pentaceno devem ser ‘bombeadas’ usando pulsos de luz visvel, que as colocam em um estado excitado. A energia desses pulsos depende das propriedades materiais do cristal orgnico no qual as molculas de pentaceno so encontradas. Nosso maior desafio foi reduzir a energia de pulso necessria a um nvel baixo o suficiente para que um laser pulsado compacto pudesse bombear o maser,” contou o professor Daan Arroo.

Ainda que o maser numa caixa de sapatos seja muito menor do que a gerao anterior de masers de pentaceno, os pesquisadores pretendem miniaturizar ainda mais o projeto.

“Pode ser possvel substituir o laser por uma fonte de luz menor, baseada em LED, se pudermos reduzir a energia necessria para bombear as molculas. Tambm estamos considerando como um maser de diamante, que tambm pode operar em temperatura ambiente, pode ser miniaturizado para um formato porttil,” disse Arroo.

Os masers de diamante podem operar continuamente, em oposio operao pulsada dos masers de pentaceno, o que poderia levar a mais aplicaes.

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