Uma equipa internacional de investigadores desenvolveu uma técnica inovadora que permite alterar o funcionamento de meta superfícies ópticas — materiais artificiais bidimensionais e ultrafinos projectados para controlar e manipular a forma como a luz se propaga e interage com a matéria. A novidade combina estas estruturas com cristais líquidos, materiais amplamente utilizados há décadas nos ecrãs de televisores e computadores.
O novo método poderá impulsionar o desenvolvimento de processadores fotónicos e computadores ópticos significativamente mais flexíveis e energeticamente eficientes, capazes de executar diferentes operações sem a necessidade de substituir componentes físicos.
Reprogramação Dinâmica Através da Luz
Actualmente, a maioria das meta superfícies é estática, o que significa que os seus elementos são concebidos para desempenhar uma única função específica. Com a nova abordagem, a equipa visa transformar essas estruturas em dispositivos totalmente reprogramáveis, capazes de alterar a sua resposta à luz em pleno funcionamento.
Para alcançar este avanço, os investigadores envolveram nanoantenas de silício em cristais líquidos, cujas moléculas podem mudar de orientação quando submetidas a forças externas. Diferente dos ecrãs convencionais, onde esse movimento é controlado por electricidade através de eléctrodos, a nova técnica utiliza a própria luz para orientar as moléculas.
O processo baseia-se no chamado torque óptico, uma propriedade física da luz que permite exercer força sobre partículas e estruturas microscópicas. Ao provocar a reorganização das moléculas de cristal líquido em redor das nanoantenas, a luz altera a forma como a metassuperfície interage com outros feixes luminosos.
Aplicações Directas em Inteligência Artificial
De acordo com Ziwei Yang, da Universidade Nacional Australiana, o sistema possibilita ajustar a função do dispositivo sem a necessidade de o fabricar novamente. Por dispensar fios e eléctrodos, a técnica facilita igualmente a construção de estruturas ópticas extremamente finas.
Uma das aplicações mais promissoras reside nos processadores fotónicos e nas redes neuronais ópticas, sistemas que utilizam a luz para realizar operações computacionais. Esta tecnologia poderá reduzir drasticamente o elevado consumo energético associado ao processamento e treino de modelos de Inteligência Artificial.
Ziwei Yang explicou também que o controlo directo das camadas não lineares através da luz abre novas possibilidades para o desenvolvimento destas redes, uma vez que tais camadas desempenham um papel fundamental no reconhecimento de padrões e na aprendizagem a partir de dados.
Além da computação óptica, o princípio poderá vir a ser aplicado em sistemas de imagem, telecomunicações e tecnologias de direccionamento de feixes luminosos sem o recurso a peças mecânicas móveis. Apesar dos resultados iniciais promissores, a tecnologia ainda precisa de evoluir da fase de prova de conceito para a criação de dispositivos funcionais em escala prática.
