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A descoberta de que o cristal sensível de trissulfeto de arsênio pode ser moldado permanentemente por lasers comuns permite a criação de dispositivos ópticos avançados de baixo custo.
Pesquisadores do Centro de Pesquisa de Tecnologias Emergentes XPANCEO conseguiram esculpir um retrato microscópico de Albert Einstein em um cristal sensível utilizando apenas feixes de luz.
O estudo, realizado em colaboração com o ganhador do Prêmio Nobel Konstantin Novoselov, utiliza o trissulfeto de arsênio ($As_{2}S_{3}$), um semicondutor cristalino de van der Waals. Esta inovação permite a criação de padrões ópticos ultrafinos sem a necessidade de ferramentas de fabricação caras ou salas limpas de alta tecnologia.
O avanço baseia-se na fotorrefratividade, uma propriedade que permite à luz alterar permanentemente o índice de refração do material. Ao ser exposto a luz ultravioleta de baixa intensidade, o cristal sensível apresentou uma mudança excepcional em sua capacidade de dobrar a luz, superando materiais tradicionalmente usados na indústria.
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Esse fenômeno possibilita que funções ópticas complexas sejam escritas diretamente no cristal, simplificando processos que antes exigiam múltiplas etapas mecânicas.
Escultura em escala nanométrica e segurança
Para demonstrar a precisão da técnica, a equipe utilizou um laser de onda contínua para gravar a imagem monocromática de Einstein com um espaçamento de apenas 700 nanômetros entre os pontos. Experimentos adicionais confirmaram que o cristal sensível suporta resoluções ainda maiores, atingindo cerca de 50.000 pontos por polegada.
Devido às alterações induzidas pela luz, os padrões resultantes possuem um forte contraste óptico, o que os torna facilmente detectáveis por métodos de leitura específicos.
Essas gravações em alta densidade podem atuar como assinaturas ópticas exclusivas, funcionando como “impressões digitais” difíceis de replicar. A aplicação é promissora para o setor de segurança, especialmente no combate à falsificação e na rastreabilidade de produtos de alto valor. Como os padrões permanecem embutidos de forma permanente no material transparente, eles oferecem uma camada de proteção física e digital integrada diretamente ao componente.
Expansão física e o futuro da fotônica
Além das mudanças no índice de refração, o material sofre uma expansão física de até 5% quando exposto à luz. Essa característica permite que os cientistas moldem estruturas tridimensionais, como microlentes e grades de difração, diretamente na superfície do cristal sensível.
Tais componentes são fundamentais para o desenvolvimento de guias de onda com amplo campo de visão, essenciais em dispositivos de realidade aumentada e lentes de contato inteligentes.
O uso desse cristal sensível representa um passo significativo para a criação de circuitos fotônicos e sensores em nanoescala que operam baseados em luz, em vez de eletricidade. Valentyn Volkov, diretor de tecnologia da XPANCEO, destaca que a identificação de cristais naturais com essa sensibilidade fornece os blocos de construção para uma nova geração de tecnologia.
O método elimina barreiras de custo e complexidade, permitindo que dispositivos sofisticados sejam fabricados de maneira mais acessível e eficiente.
Com innformações Sciencedaily
Bom