Lasers rotativos fazem microscópios mais potentes

Equipa internacional de físicos liderada por investigadores do IST desenvolveu novo conceito de lasers rotativos, que pode ser usado no desenvolvimento de supermicroscópios para imagiologia científica e médica.

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Lasers rotativos fazem microscópios mais potentes
Lasers rotativos fazem microscópios mais potentes. Foto: Rosa Pinto

Uma equipa de investigadores portugueses do Instituto Superior Técnico (IST), em colaboração com investigadores do Rutherford Appleton Laboratory e da Universidade de Oxford, concluíram que a manipulação controlada de feixes laser poderá levar ao desenvolvimento de supermicroscópios para imagiologia científica e médica.

O estudo publicado na edição de 23 de dezembro da revista científica ‘Physical Review Letters’, mostra que o plasma é um meio ideal para produzir vórtices de luz que giram muito mais rapidamente do que tinha até aqui sido possível conceber e demonstrar.

Para compreender os elementos envolvidos, refira-se que o plasma, também conhecido como o quarto estado da matéria, é obtido quando a temperatura atinge um nível que a matéria torna-se ionizada. Uma vez no estado de plasma, a matéria consegue alterar o comportamento da luz.

Por outro lado, um vórtice ótico é uma forma invulgar de propagação da luz, que rodopia em torno da direção onde viaja, ou seja, como um redemoinho de água quando escoa por um ralo.

É conhecido pelos cientistas que quanto maior for a velocidade de rotação dos fotões, que são as partículas que compõem a luz segundo a mecânica quântica, maior se torna a sua capacidade de ampliação.

Para os cientistas, um dos desafios no desenvolvimento de técnicas de microscopia baseados em vórtices óticos reside precisamente na dificuldade em aumentar a velocidade de rotação dos fotões, mantendo intactas as restantes propriedades.

A demonstração desta possibilidade tem sido um desafio tecnológico e científico, dado que estes raios de luz rotativos têm um grande potencial para revolucionar tecnologias socialmente úteis, como sejam microscópios óticos com grande capacidade de ampliação.

Neste estudo os investigadores desenvolveram cálculos teóricos confirmando as suas previsões com simulações computacionais avançadas. Os cálculos numéricos foram realizados num supercomputador localizado em Munique, na Alemanha, indica o IST em comunicado.

Jorge Vieira, investigador do Grupo de Lasers e Plasmas do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear do IST e principal autor desta descoberta, indica, citado em comunicado, que “este trabalho permite aproveitar todo o potencial da luz para a microscopia de super-resolução, e é a base para a conceção de microscópios óticos muito mais potentes”.

Mas as conclusões desta investigação, liderada pelo IST, podem também ser usadas em outras áreas, como as telecomunicações, nomeadamente na possível codificação e descodificação de sinais óticos, indicam os físicos envolvidos no estudo.

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