Uma equipa internacional de investigadores desenvolveu uma técnica inovadora que permite alterar o comportamento de metassuperfícies ópticas — materiais artificiais bidimensionais e ultra-finos criados para manipular a propagação da luz e a sua interacção com a matéria. O novo método combina estas estruturas avançadas com cristais líquidos, materiais amplamente utilizados há décadas em ecrãs de televisão e computadores.
Reprogramação de Dispositivos sem Fios nem Elétrodos
A nova abordagem promete contribuir para o desenvolvimento de processadores fotónicos e computadores ópticos significativamente mais flexíveis e energeticamente eficientes, capazes de executar diferentes operações sem a necessidade de substituição de componentes físicos. Até ao momento, grande parte das metassuperfícies existentes é estática, sendo concebida para cumprir uma única função específica. Com a nova solução, pretende-se transformar estas estruturas em dispositivos reprogramáveis que alteram a sua resposta à luz durante o funcionamento.
Para alcançar este resultado, os especialistas incorporaram nanoantenas de silício em cristais líquidos, cujas moléculas mudam de orientação quando sujeitas a forças externas. Diferenciando-se dos ecrãs convencionais, onde este movimento é controlado por corrente eléctrica através de elétrodos, a técnica recorre à própria luz para orientar as moléculas.
Torção Óptica e Aplicações em Inteligência Artificial
O processo baseia-se no conceito de torção óptica, uma propriedade física da luz que permite exercer força sobre partículas e estruturas microscópicas. Ao desencadear a reorganização das moléculas de cristal líquido em redor das nanoantenas, a luz altera a forma como a metassuperfície interage com outros feixes luminosos.
Ziwei Yang, da Universidade Nacional Australiana, explicou que o sistema permite ajustar a função do dispositivo sem a necessidade de o fabricar novamente. A eliminação de fios e elétrodos facilita também a construção de estruturas ópticas extremamente finas.
Uma das aplicações mais promissoras situa-se no campo dos processadores fotónicos e redes neuronais ópticas — sistemas que utilizam a luz para realizar operações computacionais complexas, reduzindo drasticamente o consumo de energia associado ao processamento e treino de modelos de inteligência artificial.
Conforme sublinhou Ziwei Yang, o controlo directo de camadas não-lineares através da luz abre novas possibilidades para o desenvolvimento destas redes, considerando o papel crucial que desempenham no reconhecimento de padrões e na aprendizagem de dados. Além da computação óptica, o princípio poderá futuramente ser aplicado em sistemas de imagem, telecomunicações e tecnologias de orientação de feixes sem componentes mecânicos móveis, embora a tecnologia ainda necessite de evoluir da prova de conceito para dispositivos funcionais a escala prática.
