Químicos da Universidade da Califórnia, Irvine, descobriram uma nova propriedade da luz e uma maneira até então desconhecida pela qual a luz interage com a matéria. Os cientistas descobriram que, quando os fótons estão confinados a lacunas de nanoescala no silício, eles podem ganhar impulso significativo, semelhante aos elétrons em materiais sólidos. O silício é

Químicos da Universidade da Califórnia, Irvine, descobriram uma nova propriedade da luz e uma maneira até então desconhecida pela qual a luz interage com a matéria.

Os cientistas descobriram que, quando os fótons estão confinados a lacunas de nanoescala no silício, eles podem ganhar impulso significativo, semelhante aos elétrons em materiais sólidos.

O silício é a espinha dorsal da eletrônica moderna. No entanto, por ser um semicondutor indireto, sua utilização em optoeletrônica tem sido dificultada por propriedades ópticas deficientes.

Embora o silício a granel não emita luz naturalmente, o silício poroso e nanoestruturado pode produzir luz observável quando exposto à luz visível. Embora a causa exata da luz tenha sido contestada, os cientistas estão cientes desse fenômeno há décadas.

O autor sênior Dmitry Fishman, professor adjunto de química da UC Irvine, disse: Em 1923, Arthur Compton descobriu que os fótons gama possuíam impulso suficiente para interagir fortemente com elétrons livres ou ligados. Isso ajudou a provar que a luz tinha propriedades de onda e partícula, uma descoberta que levou Compton a receber o Prêmio Nobel de Física em 1927.

Em experimentos, os cientistas mostraram que o momento da luz visível confinada a cristais de silício em nanoescala produz uma interação óptica semelhante em semicondutores.

Esta descoberta do momento de fótons em silício desordenado deve-se ao espalhamento Raman eletrônico.

No entanto, o Raman eletrônico difere do Raman vibracional tradicional por usar estados iniciais e finais de elétrons distintos – um fenômeno anteriormente visto apenas em metais.

Os cientistas criaram amostras de vidro de silício para seus testes em seu laboratório, variando em clareza de amorfo a cristal. Eles escreveram uma série de linhas retas em um filme de silício de 300 nanômetros de espessura, escaneando-o com um feixe de laser de onda contínua bem focado.

O processo criou um vidro reticulado uniforme em regiões onde a temperatura não subiu acima de 500 graus Celsius. Quando a temperatura subiu mais de 500 °C, surgiu um vidro semicondutor heterogêneo. Os pesquisadores puderam ver como as características térmicas, ópticas e elétricas mudaram em escala nanométrica graças a esse “filme de espuma de luz”.

Fishman disse, “Este trabalho desafia nossa compreensão da interação entre luz e matéria, ressaltando o papel crítico dos momentos de fótons.”

“Em sistemas desordenados, a correspondência de momento elétron-fóton amplifica a interação – um aspecto anteriormente associado apenas a fótons gama de alta energia – no espalhamento clássico de Compton. Em última análise, nossa pesquisa abre caminho para ampliar as espectroscopias ópticas convencionais além de suas aplicações típicas em análises químicas. Uma delas é a espectroscopia Raman vibracional tradicional em estudos estruturais – a informação que deve estar intimamente ligada ao momento dos fótons.”

O coautor Eric Potma, professor de química da UC Irvine, disse: “Esta propriedade recém-realizada da luz, sem dúvida, abrirá um novo reino de aplicações em optoeletrônica. O fenômeno aumentará a eficiência de dispositivos de conversão de energia solar e materiais emissores de luz, incluindo anteriormente considerados inadequados para emissão de luz.”

Referência da revista:

  1. Sergey S. Kharintsev et al., Photon-Momentum-Enabled Electronic Raman Scattering in Silicon Glass, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c12666
Atualizado em by Zonia Wrona
icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Risco de Perda de Capital
Registro Rápido

Corretora regulamentada. Conta Demo com $10.000 em fundos virtuais Grátis!

92%
Pontuação de Confiança

Ganhe $10.000 Virtuais Ilimitados! Depósito Inicial Não é Necessário.

icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Pontuação de Confiança
icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Pontuação de Confiança
icon Saiba Mais! icon Saiba Mais!
Risco de Perda de Capital
Pontuação de Confiança
Químicos da Universidade da Califórnia, Irvine, descobriram uma nova propriedade da luz e uma maneira até então desconhecida pela qual a luz interage com a matéria. Os cientistas descobriram que, quando os fótons estão confinados a lacunas de nanoescala no silício, eles podem ganhar impulso significativo, semelhante aos elétrons em materiais sólidos. O silício é
banner image