A interrupção da periodicidade nos cristais gera defeitos localizados que podem proporcionar efeitos úteis. As membranas de cristal fonônico são metamateriais 2D cujas estruturas periódicas são projetadas para controlar como as ondas se propagam através delas. A criação de um defeito nessas estruturas pode facilitar as medições quânticas, isolando modos vibracionais específicos. Mas fazer isso normalmente requer litografia precisa – e esses defeitos são permanentes. Agora, Thomas Clark, da Universidade McGill, Canadá, e seus colegas apresentam um cristal mecânico que apresenta um defeito impermanente e opticamente programável (1). Usando um laser, eles transformaram um padrão vibracional que se espalhava por toda a membrana em um que ocorria apenas em uma pequena parte dela. O efeito reversível representa uma nova forma de controle óptico sobre o movimento.
O cristal fonônico dos pesquisadores consistia em uma membrana porosa de 3,3 mm por 3,1 mm formada a partir de nitreto de silício com 180 nm de espessura e modelada em uma rede hexagonal. A membrana foi posicionada em uma cavidade óptica de modo que a luz do laser, refletindo para frente e para trás dentro da cavidade, aplicasse pressão de radiação a um ponto de 10 µm de diâmetro que cruzava uma única célula unitária da membrana cristalina. O feixe fez com que esta célula se movesse para fora do plano da membrana, e o resto da membrana a puxou de volta para sua posição de repouso, como uma mola externa. Um segundo laser monitorou as oscilações da membrana em resposta.
Estas medições revelaram que a energia vibracional de um modo foi atraída para dentro em direção ao ponto do laser, como evidenciado primeiro por uma mudança de frequência em resposta à mola óptica. O tamanho da mudança foi muito além do esperado para um modo que se espalha por toda a membrana. Mais evidências de localização vieram de estímulos ópticos adicionais, que reduziram o quanto a membrana estava efetivamente vibrando: a massa inercial do sistema caiu por um fator de 0,03.
O trabalho abre caminho para pontos opticamente programáveis, guias de ondas e outros componentes, que, dizem os pesquisadores, poderiam servir em novos tipos de transdutores no chip com aplicações em informação quântica e computação.
–Rachel Berkowitz
Rachel Berkowitz é editora correspondente da Revista Física com sede em Vancouver, Canadá.
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