A diversificação do fósforo negro

O Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologias da Universidade Presbiteriana Mackenzie, MackGraphe, realizou um estudo com o fósforo negro, que apresentou uma propriedade até então desconhecida: a capacidade de converter propriedades da luz. Os resultados do estudo mostram que esse material é capaz de converter a cor da luz de forma mais eficiente do que o grafeno e o silício, por exemplo.

A pesquisa, publicada em julho de 2016, foi feita em parceria com a Universidade Nacional de Cingapura, a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG), a Universidade Estadual Paulista (Unesp) e a Universidade Estadual de Campinas (Unicamp).

No estudo, o fósforo negro é apresentado como um detentor de propriedades ópticas não lineares. Segundo o professor Christiano de Matos, responsável pelo trabalho, essas propriedades mostram que o elemento consegue modificar características fundamentais da luz, como sua frequência, a qual é representada por cores. Essa descoberta, de acordo com ele, pode promover mudanças na maneira como a comunicação via cabos de fibra ótica atua.

Para chegarem aos resultados obtidos, os pesquisadores iluminaram um cristal de fósforo negro com um laser infravermelho de pulsos. Com o laser incidindo sobre a pedra, ela refletiu uma luz verde que, de acordo com Matos, corresponde ao terceiro harmônico do laser original. O professor explica que o laser tem uma onda, que é a oscilação de uma determinada frequência, a qual foi triplicada pelo cristal iluminado. “O que constatamos foi que a luz gerada era muito intensa, o que nos surpreendeu. Assim, nosso estudo reuniu nosso objetivo inicial, que era demonstrar como o elemento seria capaz de alterar a cor do laser e converter em vários canais, e os resultados obtidos com o experimento realizado”, conta Christiano.

Ao receber a luz do laser, o fósforo negro não apenas triplicou a luz, como também foi capaz de converter vários canais de luzes em um só.

Em televisões cujas imagens são transmitidas por cabos de fibra ótica, essa descoberta significa que é possível usar apenas um cabo com o fósforo para transmitir todas as imagens e informações em apenas um canal.

Em geral, vários lasers são lançados na mesma fibra contendo cores diferentes e informações distintas. Com o fósforo negro, os pesquisadores acreditam que será possível carregar várias informações na mesma fibra. “Outra coisa interessante que observamos é que essa conversão da luz do laser foi mais eficiente em cristais mais finos (medindo menos que um nanômetro)”, acrescenta o pesquisador.

O FÓSFORO NEGRO

De acordo com Mattos, o fósforo negro é um material produzido pelo homem, sendo obtido a partir do fósforo branco ou do vermelho, que podem ser extraídos do solo. A exposição desses dois tipos de fósforo a altas temperaturas faz com que os átomos presentes neles se rearranjem e formem o fósforo negro. “Trata-se de um material bidimensional, que pode ser formado por apenas uma ou poucas camadas atômicas, e pode ser aplicado em materiais de ótica ou fotônica (ciência que estuda os efeitos e as aplicações de luzes). Além disso, ele é semicondutor, capaz de emitir luz, sendo que a cor dela vai depender da espessura do material. É o único que muda a cor dependendo da quantidade camadas”, descreve o professor.

Os planos dos pesquisadores, conforme revela Mattos, são continuar os estudos sobre a potencialidade desse elemento, bem como de outros materiais lamelares, a fim de se identificar quais são os mais eficientes.