Um novo tipo de material baseado na nanotecnologia, que pode ser usado na construção de futuros lasers, é a novidade da edição de 24 de maio da revista Nature. São os nanocristais semicondutores, também conhecidos como pontos quânticos, estruturas com tamanhos de bilionésimos de metro.

No interior de todo laser se encontra um material que, ao ser estimulado por uma fonte de energia externa, amplifica um feixe de luz. Em teoria, nanocristais semicondutores teriam grande potencial para tal uso, especialmente porque as cores da luz emitida podem ser ajustadas em muitas variações.

Entretanto, na prática trata-se de materiais difíceis de lidar. Mas não impossíveis, como demonstrou um estudo feito por um grupo do Laboratório Nacional de Los Alamos, nos Estados Unidos.

O problema desses cristais é conseguir um dos principais requisitos para a produção de lasers, a amplificação óptica. Para poderem ser usados com tal finalidade, os nanocristais precisam conter pelo menos dois éxcitons – par elétron-buraco, precursor para emissões de luz em semicondutores –, mas, devido ao pequeno tamanho desses cristais, um éxciton anula o outro antes que a amplificação óptica possa ocorrer.

Os cientistas de Los Alamos conseguiram resolver o problema ao desenhar nanocristais com centros e camadas externas feitas de materiais semicondutores diferentes – sulfeto de cádmio dentro e seleneto de zinco fora. Com isso, os elétrons e buracos ficaram fisicamente isolados e, nas estruturas resultantes, apenas um éxciton por nanocristal foi necessário para conseguir a amplificação óptica.

Segundo os autores, o estudo abre uma porta para a construção de lasers mais eficientes, que podem ter diversas aplicações na optoeletrônica, como em tecnologias de microlaboratórios em processadores (lab-on-a-chip) ou em dispositivos de processamento de informação quântica.

O artigo Single-exciton optical gain in semiconductor nanocrystals, de Victor Klimov e outros, pode ser lido por assinantes da Nature.