Pesqs. Desenvolvem Componente Fundamental em Fotônica
Olá leitor!
Segue abaixo um artigo postado hoje (18/02) no site da
“Agência FAPESP” destacando que um grupo internacional do qual fazem parte três
pesquisadores brasileiros, desenvolveram um componente fundamental em Fotônica. Está notícia é o
desdobramento de uma outra postada aqui em dezembro do ano passado. (Veja a
nota: “ITA/IEAv Participam de Demonstração Experimental de um Componente Crítico para Área de Fotônica”).
Duda Falcão
Especiais
Pesquisadores Desenvolvem Componente
Fundamental em Fotônica
Por Elton Alisson
18/02/2013
Criado por cientistas do ITA e
do IEAv, em parceria com o
Caltech, dispositivo pode ter
aplicações nas áreas de
Defesa e Aeroespacial.
Estudo
foi capa da Nature Materials
|
Agência
FAPESP – Um grupo
internacional de pesquisadores, do qual fazem parte três brasileiros,
desenvolveu um dispositivo que pode dar origem a um componente fundamental em
fotônica (área que envolve materiais capazes de produzir, transportar ou
detectar luz, como as fibras ópticas).
Eles criaram
e demonstraram experimentalmente o funcionamento de um dispositivo em escala
micrométrica (equivalente à milésima parte do metro) compatível com o processo
de fabricação usado na indústria de semicondutores, com capacidade de refletir
ondas ópticas (na forma de luz) em apenas uma direção e nas mesmas frequências
utilizadas hoje nas fibras ópticas em telecomunicações.
O estudo
ganhou destaque na capa da edição de fevereiro da revista Nature Materials.
“Desde os
anos 1990 tentava-se desenvolver esse componente, que permite a viabilização de
uma nova classe de dispositivos e possibilita a construção de diversos sistemas
dentro de um circuito óptico”, disse o coronel aviador Vilson Rosa de Almeida,
diretor do Instituto de Estudos Avançados (IEAv), professor do Instituto
Tecnológico da Aeronáutica (ITA) e um dos autores do trabalho, à Agência
FAPESP.
“Agora, nós conseguimos
desenvolvê-lo já de forma integrada em um circuito óptico e compatível com a
indústria de semicondutores”, afirmou.
O professor
do ITA José Edimar Barbosa Oliveira e também um dos autores do artigo já
realizou um projeto de pesquisa temático sobre dispositivos
opto-eletrônicos com apoio da FAPESP.
De acordo
com Almeida, a partir da última década começaram a ser realizados esforços para
inserir não só dispositivos eletrônicos, mas também fotônicos (capazes de
transportar informação na forma de luz) nos microchips, de modo a desenvolver a
chamada “fotônica em silício”.
Desde então,
já foram feitos diversos componentes essenciais para construção de um circuito
óptico, como filtros e divisores de feixes de luz, com o intuito de conseguir
conectar fibras ópticas a um microchip e possibilitar que o componente processe
informações na forma de luz.
A
demonstração do conceito usado no dispositivo desenvolvido agora, contudo, pode
contribuir para a criação de um dos principais “blocos” que ainda faltam para
possibilitar, por exemplo, a construção da computação óptica: um isolador
óptico, que controle o fluxo da luz usada para a realização de operações
lógicas de forma unidirecional.
“A ideia é
continuar os experimentos para desenvolver um isolador óptico completo, além de
outros dispositivos básicos que faltam para a construção de circuitos
fotônicos, compatíveis e integráveis com os materiais utilizados na indústria
de semicondutores”, avaliou.
Material
Compatível com Microchips
Segundo
Almeida, já haviam sido demonstrados anteriormente outros dispositivos
similares ao desenvolvido agora.
A escala
desses componentes já existentes, no entanto, é de centímetros e eles são
feitos de materiais não passivos (que não permitem obter ganhos ópticos) e não
compatíveis e integráveis com o processo de fabricação CMOS usado na indústria
de semicondutores.
“Este
processo de fabricação, adotado há décadas pela indústria de semicondutores,
permite apenas o uso de materiais como o silício, óxido de silício e alguns
metais. Por isso, para desenvolver a fotônica em silício, é preciso elaborar
dispositivos compatíveis e integráveis com os já utilizados pelos fabricantes
de microchips”, explica Almeida.
O
dispositivo desenvolvido agora pelo grupo internacional de pesquisadores é
constituído de silício, dióxido de silício, germânio e cromo – todos materiais
passivos e compatíveis com o processo CMOS.
O componente
utilizado tem entre 20 a 30 mícrons de largura. Mas, de acordo com Almeida, é
possível otimizá-lo de modo a reduzir ainda mais suas dimensões.
“Há empresas
no exterior especializadas em desenvolver dispositivos para fotônica em silício
que já poderiam utilizar esse componente que acabamos de desenvolver”, disse.
Manto de Invisibilidade
Além de
aplicação na fotônica, em escala microscópica, de acordo com Almeida, a técnica
de fabricação do dispositivo e sua propriedade de refletir luz em apenas uma
direção, demonstrada pela primeira vez, também podem ter outras utilidades em
escala macroscópica.
Algumas
delas consistem no desenvolvimento de dispositivos e sistemas sensores
fotônicos, bem como os popularmente chamados “mantos de invisibilidade”, para
diversos fins, inclusive de Defesa e aeroespacial.
Como o
componente tem a capacidade de refletir luz somente em uma direção, ele permite
a “invisibilidade” no sentido contrário. Além disso, também possibilita
transmitir ondas eletromagnéticas – usadas para comunicação – nos dois
sentidos.
Com isso, um
novo material poderia ser sintetizado com base no princípio demonstrado pelo
dispositivo para o desenvolvimento de estruturas de veículos com capacidade de
reduzir ou anular a reflexão de ondas de radar emitidas em uma determinada
faixa de frequência por um veículo “inimigo”, por exemplo, e, ao mesmo tempo,
permitir que seus ocupantes se comuniquem com o mundo externo.
“O fato de o
dispositivo ter sido desenvolvido com materiais relativamente comuns e inócuos
para a segurança humana e de uma aeronave, por exemplo, torna essas
possibilidades de aplicações ainda mais viáveis”, avaliou Almeida.
“Mas a gama
das diversas possíveis aplicações desse dispositivo ainda não foi investigada
em toda sua plenitude”, ponderou.
Colaboração
Internacional
O estudo é
resultado de uma colaboração entre os pesquisadores do IEAv e do ITA, com um
grupo do California Institute of Technology (Caltech), dos Estados Unidos, e da
Nanjing University, da China.
Em 2011, os
pesquisadores do IEAv – que desenvolvem pesquisas em fotônica há mais de 30
anos – enviaram o aluno de doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia
Eletrônica e Computação do ITA William dos Santos Fegadolli para realizar um
estágio sanduíche na área no Caltech.
Na época, o
grupo de pesquisadores em fotônica da instituição de pesquisa norte-americana,
liderado pelo professor Axel Scherer, realizava um trabalho semelhante, mas que
não atingiu os resultados esperados.
Por meio da
permanência de Fegadolli no Caltech, os pesquisadores do IEAv e do ITA
auxiliaram o grupo de pesquisadores da instituição a direcionar os experimentos
de maneira correta e, dessa forma, chegar aos resultados relatados no artigo da
Nature Materials.
“A parte
experimental de fabricação e caracterização do novo dispositivo foi feita por
Fegadolli no Caltech. Mas a preparação para ele ir para o Caltech foi feita no
ITA e no IEAv”, disse Almeida, que orienta a pesquisa de doutorado do
estudante.
O professor
do ITA José Edimar Barbosa Oliveira é co-orientador do aluno.
Convite para
Permanecer nos EUA
Fegadolli
deve defender sua tese de doutorado no ITA em março. Pelo desempenho
apresentado durante o estágio de pesquisa no Caltech, o estudante foi convidado
pelo professor Scherer a permanecer no grupo de pesquisadores em fotônica da
instituição.
Além do
prestigioso convite, o pesquisador brasileiro também já recebeu diversas outras
propostas na área tecnológica de renomadas universidades e centros de pesquisas
americanos.
“Eu tenho
buscado outras características unidirecionais em dispositivos compatíveis com a
tecnologia CMOS”, contou Fegadolli.
“Além disso,
tenho investigado a área de sensores e sistemas integrados, baseados em
fotônica em silício, com a finalidade de auxiliar os diagnósticos médicos por
meio de microchip. Essa tecnologia é bastante promissora e promete revolucionar
a área de diagnóstico médico nas próximas décadas, por meio de uma abordagem
multidisciplinar”, afirmou.
Na avaliação
de Almeida, Fegadolli ainda dará muitas contribuições para o avanço da pesquisa
em fotônica.
“Provavelmente,
no futuro próximo, ouviremos o nome dele relacionado com a produção de muitos
outros dispositivos fotônicos”, estimou.
O artigo Experimental
demonstration of a unidirectional reflectionless parity-time metamaterial ar
optical frequences(doi: 10.1038/NMAT3495), de Fegadolli e outros, pode ser
lido por assinantes da Nature Materials em www.nature.com/naturematerials.
Fonte: Site da Agência FAPESP
Comentário: Pois é leitor, o aluno William dos Santos
Fegadolli é mais um talento brasileiro que se vai e que o Brasil perde. É
lamentável que tanto essa tecnologia como o seu jovem idealizador seja perdida
para outro país pela visão desastrada de um governo incompetente como o atual.
Mas fazer o que?
Por causa disso estou preocupado com programas tipo o Ciencia sem Fronteiras, que poderá não ser mais do que um chamariz para a nata cientifica do país querer fazer carreira fora do Brasil. A Coreia do Sul teve que tomar medidas inovadoras para chamar a elite académica de volta... será que continuaremos a desperdiçar os nossos?
ResponderExcluirCreio que a grande motivação do nosso ilustre cientista Dro.WILLAN DOS SANTOS FREGODOLLI, da realização deste tra-
ResponderExcluirbalho....com jeitinho cracterístico brasileiro, aliada a pra-
ticidade e vida dedicada a ciência, composta pela vontade de descobrir o desconhecido, aprimoarar o conhecido. Concluir que
este ciclo de perdas de grandes mentes no Brasil, não termina-
rá jamais.....por falta de incentivos dos governantes com re -
lação a salários destes pesquisadores ,manutenção e revitali-
zação dos laboratórios existentes. Fico extremamente sentido
por está perda...Santos Dumont precisou realizar suas pesqui -
sas na frança,...quer mais. Não há dinheiro no mundo, que pa-
gue o sabor de tais descobertas e aprendizados.....que diga os
sábios americanos que são imãs humanos.