Uma equipa internacional de físicos, liderada por investigadores do Instituto Superior Técnico apresentou um novo conceito para a criação de lasers rotativos, formas de luz onde os raios luminosos rodam.

Este trabalho apresenta um avanço na manipulação controlada de feixes laser que poderá levar ao desenvolvimento de super-microscópios para imagiologia científica e médica. A descoberta será publicada na edição de dia 23 de Dezembro da revista Physical Review Letters.

Um vórtice ótico é uma forma invulgar de propagação da luz onde esta rodopia em torno da direção onde viaja, aparentando-se a um tornado, tal como o redemoinho que a água forma quando escoa por um ralo. Longe de ser uma curiosidade científica, estes raios de luz rotativos têm um grande potencial para revolucionar tecnologias socialmente úteis. Uma das áreas mais promissoras relaciona-se com microscópios óticos com capacidades de ampliação, que superam largamente os limites atuais.

Quanto maior for a velocidade de rotação dos fotões, as partículas que compõem a luz segundo a mecânica quântica, maior se torna a sua capacidade de ampliação. Um dos desafios para o desenvolvimento de técnicas de microscopia baseados em vórtices ópticos reside precisamente na dificuldade em aumentar a velocidade de rotação dos fotões, mantendo intactas as restantes propriedades. A demonstração desta possibilidade é um desafio tecnológico e científico notável.

A equipa de investigadores portugueses, em colaboração com investigadores do Rutherford Appleton Laboratory e da Universidade de Oxford, apresenta agora uma resolução para esta questão, tirando partido das propriedades ópticas do plasma. O plasma, também conhecido como o quarto estado da matéria, é obtido quando a temperatura é tal que a matéria torna-se ionizada. Uma vez no estado de plasma, a matéria consegue alterar o comportamento da luz. Os investigadores mostraram agora 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.

Segundo Jorge Vieira, investigador do Grupo de Lasers e Plasmas do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear do Técnico e principal autor desta descoberta, “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” para diversas aplicações. As conclusões deste trabalho podem também ser facilmente transportados para áreas como as telecomunicações, nomeadamente na possível codificação e descodificação de sinais ópticos.