"Rotador óptico" é um termo cunhado por pesquisadores para descrever uma estrutura de luz recém-descoberta.

Os feixes de luz podem ser moldados em formas espirais, conhecidas como correntes parasitas ópticas, e são usados hoje em uma variedade de aplicações. João A. Físicos aplicados da Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) ultrapassaram os limites da luz estruturada para relatar um novo tipo de feixe de vórtice óptico. Este feixe não apenas se distorce durante a propagação, mas também muda em taxas diferentes em diferentes áreas, formando padrões únicos. Ele se comporta como uma forma espiral comumente encontrada na natureza.

De acordo com a mecânica clássica, os pesquisadores se referiram ao vórtice óptico que nunca haviam mostrado como um "rotador óptico" para descrever como o torque na forma espiral da luz muda gradualmente. Na física newtoniana, "corpo em rotação" refere-se à taxa de variação do torque em um objeto ao longo do tempo.

O rotador óptico foi criado no laboratório de Federico Capasso, Robert L. Wallace Professor de Física Aplicada e Senior Fellow em Engenharia Elétrica no SEAS. "É um novo comportamento da luz que consiste em redemoinhos de luz que se propagam pelo espaço e mudam de maneiras incomuns", disse Capasso. Pode ser útil para manipular pequenas substâncias. O estudo foi publicado na Science Advances.

A luz ecoa a espiral da natureza

Em uma reviravolta peculiar, os pesquisadores descobriram que seus feixes transportados pelo momento angular orbital cresceram em um padrão matematicamente reconhecível que pode ser encontrado em toda a natureza. Semelhante à sequência de Fibonacci (que ficou famosa por O Código Da Vinci), seus rotadores ópticos se propagam em uma espiral logarítmica e podem ser vistos na concha de um náutilo, nas sementes de um girassol e nos galhos de uma árvore.

"Este é um dos destaques inesperados deste estudo", disse o principal autor Ahmed Dorrah, ex-pesquisador associado do laboratório Capasso e agora professor assistente da Universidade de Tecnologia de Eindhoven. "Espero que possamos inspirar outros especialistas em matemática aplicada a estudar mais esses padrões de luz e obter insights únicos sobre suas características universais."

Mais controle com metasuperfícies

O estudo baseia-se em trabalhos anteriores em que a equipe usou metasuperfícies, uma lente fina gravada com nanoestruturas de curvatura de luz, para fabricar um feixe com polarização controlada e momento angular orbital em seu caminho de propagação, convertendo qualquer entrada de luz em outras estruturas que mudam à medida que se movem. Agora, eles introduziram outro grau de liberdade à sua luz, no qual também podem mudar seu torque espacial à medida que a luz viaja.

Alfonso Palmieri, estudante de pós-graduação no laboratório Capaso e coautor do estudo, disse: "Mostramos mais controle e podemos fazê-lo de forma consistente. ”

Os usos potenciais para este feixe exótico incluem a introdução de um novo tipo de força para controlar partículas muito pequenas, como colóides na levitação, que coincide com o torque incomum da luz. Ele também permite pinças ópticas precisas para manipulação microscópica de objetos minúsculos.

Enquanto outros demonstraram luz de torque com lasers de alta intensidade e dispositivos volumosos, a equipe de Harvard fez a deles com uma única tela de cristal líquido e um feixe de baixa intensidade. Ao mostrar que eles podem criar corpos rotativos em equipamentos integrados industrialmente compatíveis, a barreira de entrada para que sua tecnologia se torne realidade é muito menor do que em demonstrações anteriores.