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Cientistas descobrem novo tipo de onda de luz com base em estudos do século 19

A nova onda pode ter diversas aplicações tecnológicas e foi descoberta com ajuda de cálculos de 160 anos atrás

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Cientistas descobriram um novo tipo de onda de luz, anteriormente desconhecida, baseados no trabalho pioneiro de um cientista escocês do século 19. 

Equações desenvolvidas pelo renomado físico e matemático James Clerk Maxwell ajudaram a revelar como cristais podem ser manipulados para produzir uma forma única de onda de luz.

O fenômeno — recentemente nomeado de ondas Dyakonov-Voigt — pode ter uma variedade de aplicações úteis, como, por exemplo, melhorar os biossensores usados para rastrear amostras de sangue ou desenvolver circuitos de fibra óptica que transferem dados com mais eficiência.

Cientistas e engenheiros da Universidade de Edimburgo e da Universidade Estadual da Pensilvânia fizeram a descoberta analisando como a luz — que viaja na forma de ondas — interage com certos cristais naturais ou artificiais (feitos pelo ser humano)

Eles descobriram que as ondas Dyakonov-Voigt são produzidas em uma região específica, conhecida como interface, em que os cristais encontram outro material, como óleo ou água, por exemplo. Essas ondas podem ser produzidas apenas usando certos tipos de cristais, cujas propriedades ópticas dependem da direção em que a luz passa através deles, segundo os pesquisadores.

A equipe identificou as propriedades únicas das ondas usando modelos matemáticos que incorporam equações desenvolvidas por James Clerk Maxwell. Desde meados do século 19, pesquisas sobre como a luz interage com cristais se baseiam no trabalho de Maxwell, que estudou na Universidade de Edimburgo a partir dos 16 anos.

As ondas Dyakonov-Voigt, nomeadas em homenagem a dois importantes cientistas, diminuem à medida que se afastam da interface — um processo chamado decaimento — e viajam apenas em uma única direção, segundo a equipe. Outros tipos de ondas de superfície decaem mais rapidamente e viajam em várias direções.

“As ondas Dyakonov-Voigt representam um passo à frente em nossa compreensão de como a luz interage com materiais complexos e oferecem oportunidades para uma série de avanços tecnológicos”, diz Tom Mackay, da Faculdade de Matemática da Universidade de Edimburgo, que liderou o estudo.

Universidade de Edimburgo