Certas estruturas de grafeno -nanopartículas podem concentrar eficientemente a radiação térmica na nanoescala.
Em 1851, o Hippolyte Fizeau realizou um experimento célebre no qual a luz passava pela água em movimento. Ele observou que a luz poderia ser arrastada pela água, de modo que sua velocidade dependesse das direções relativas da luz e da água. Em 2021, os cientistas avistaram um efeito análogo – arrasto do fizeau plasmônico – onde a luz é arrastada por elétrons à deriva no grafeno e outros materiais. Agora, Cheng-Wei Qiu na Universidade Nacional de Cingapura e seus colegas mostraram teoricamente como um fenômeno semelhante poderia ser alavancado para criar funis ultracompados para radiação térmica (1). Esses funis podem melhorar o gerenciamento do calor em dispositivos em nanoescala.
Os pesquisadores consideraram uma cadeia linear de pares de nanopartículas de carboneto de silício que exibem interações complexas e de muitos corpos. Em seu modelo, essas partículas estão posicionadas acima de uma única folha de grafeno e entre dois eletrodos. Uma tensão aplicada aos eletrodos faz com que os elétrons desviem a folha de grafeno, e a radiação térmica emitida pelas nanopartículas interage com esses elétrons através do chamado arrasto termofotônico Fizeau.
Qiu e os cálculos de seus colegas mostram que a radiação térmica emitida está focada em uma extremidade da cadeia de nanopartículas. Esse efeito aumenta a intensidade complete da radiação em um fator de até 278. O foco é causado por uma combinação do arrasto do Fizeau termofotônico e das interações nanopartículas. Fundamentalmente para eventuais aplicações em nanoescala, o efeito é alcançado de maneira eficiente e compacta. Os pesquisadores propõem maneiras de realizar seus funis de calor experimentalmente e sugerem que um efeito mais forte pode ser alcançado usando matrizes de nanopartículas bidimensionais ou usando estruturas maiores de grafeno-nanopartículas.
–Ryan Wilkinson
Ryan Wilkinson é um editor correspondente para Revista de Física com sede em Durham, Reino Unido.
Referências
S. Yang et al.“Funidos termofotônicos não hérmitas por meio de ondas de superfície não reciprocais”. Phys. Rev. Lett.134196901 (2025).
