Tecnologia baseada em luz pode inspirar navegação lunar e agricultura de última geração

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Chips superfinos feitos de niobato de lítio devem ultrapassar os chips de silício em tecnologias baseadas em luz, de acordo com cientistas líderes mundiais no campo, com aplicações potenciais que vão desde a detecção remota de amadurecimento de frutas na Terra até a navegação na Lua.

Eles dizem que o cristal artificial oferece a plataforma de escolha para essas tecnologias devido ao seu desempenho superior e aos recentes avanços nas capacidades de fabricação.

O Ilustre Professor Arnan Mitchell da Universidade RMIT e o Dr. Andy Boes da Universidade de Adelaide lideraram esta equipe de especialistas globais para revisar as capacidades e potenciais aplicações do niobato de lítio na revista Ciência.

A equipe internacional, incluindo cientistas da Universidade de Pequim, na China, e da Universidade de Harvard, nos Estados Unidos, está trabalhando com a indústria para fabricar sistemas de navegação planejados para ajudar os rovers na Lua ainda nesta década.

Como é impossível usar a tecnologia do sistema de posicionamento global (GPS) na Lua, os sistemas de navegação em rovers lunares precisarão usar um sistema alternativo, que é onde entra a inovação da equipe.

Ao detectar pequenas mudanças na luz do laser, o chip de lítio-niobato pode ser usado para medir o movimento sem a necessidade de sinais externos, de acordo com Mitchell.

“Isto não é ficção científica – este cristal artificial está sendo usado para desenvolver uma gama de aplicações interessantes. E a competição para aproveitar o potencial desta tecnologia versátil está esquentando”, disse Mitchell, Diretor do Centro de Fotônica Integrada e Aplicações.

Ele disse que enquanto o dispositivo de navegação lunar estava nos estágios iniciais de desenvolvimento, a tecnologia do chip de niobato de lítio era “maduro o suficiente para ser usado em aplicações espaciais”.

“Nossa tecnologia de chip de niobato de lítio também é flexível o suficiente para ser rapidamente adaptada a quase qualquer aplicação que use luz”, disse Mitchell.

“Estamos focados na navegação agora, mas a mesma tecnologia também pode ser usada para conectar a internet na Lua à internet na Terra”.

O que é niobato de lítio e como pode ser usado?

O niobato de lítio é um cristal artificial que foi descoberto pela primeira vez em 1949, mas está “de volta à moda”, segundo Boes.

“O niobato de lítio tem novos usos no campo da fotônica – a ciência e a tecnologia da luz – porque, ao contrário de outros materiais, ele pode gerar e manipular ondas eletromagnéticas em todo o espectro de luz, de micro-ondas a frequências ultravioleta”, disse ele. .

“O silício era o material de escolha para circuitos eletrônicos, mas suas limitações se tornaram cada vez mais aparentes na fotônica.

“O niobato de lítio voltou à moda por causa de suas capacidades superiores, e os avanços na fabricação significam que agora ele está prontamente disponível como filmes finos em pastilhas semicondutoras.”

Uma camada de niobato de lítio cerca de 1.000 vezes mais fina que um fio de cabelo humano é colocada em um wafer semicondutor, disse Boes.

“Circuitos fotônicos são impressos na camada de niobato de lítio, que são adaptados de acordo com o uso pretendido do chip. Um chip do tamanho de uma unha pode conter centenas de circuitos diferentes”, disse ele.

Como funciona a tecnologia de navegação lunar?

A equipe está trabalhando com a empresa australiana Advanced Navigation para criar giroscópios ópticos, onde a luz do laser é lançada no sentido horário e anti-horário em uma bobina de fibra, disse Mitchell.

“Conforme a bobina é movida, a fibra é ligeiramente mais curta em uma direção do que na outra, de acordo com a teoria da relatividade de Albert Einstein”, disse ele.

“Nossos chips fotônicos são sensíveis o suficiente para medir essa pequena diferença e usá-la para determinar como a bobina está se movendo. Se você pode acompanhar seus movimentos, sabe onde está em relação a onde começou. Isso é chamado de navegação inercial. “

Aplicações potenciais mais perto de casa

Essa tecnologia também pode ser usada para detectar remotamente o amadurecimento da fruta.

“O gás emitido pela fruta madura é absorvido pela luz na parte do infravermelho médio do espectro”, disse Mitchell.

“Um drone pairando em um pomar transmitiria luz para outro que sentiria o grau em que a luz é absorvida e quando a fruta está pronta para a colheita.

“Nossa tecnologia de microchip é muito menor, mais barata e mais precisa do que a tecnologia atual e pode ser usada com drones muito pequenos que não danificam as árvores frutíferas”.

Próximos passos

A Austrália pode se tornar um centro global para a fabricação de chips fotônicos integrados a partir de niobato de lítio, o que teria um grande impacto nas aplicações em tecnologia que usam todas as partes do espectro da luz, disse Mitchell.

“Temos a tecnologia para fabricar esses chips na Austrália e temos as indústrias que os utilizarão”, disse ele.

“Os chips fotônicos agora podem transformar indústrias muito além das comunicações por fibra óptica.”

Com informações de Science Daily.

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