O efeito fotoelétrico é o nome dado à observação de que quando um pedaço de metal é iluminado com luz, uma pequena corrente elétrica flui através do metal. A luz passa sua energia aos elétrons, nos átomos do metal, permitindo a eles se moverem dentro do mesmo, produzindo a corrente. Contudo, nem todas as cores de luz afetam os metais dessa maneira. Não importa quão brilhante uma luz vermelha seja, mesmo assim ela não produzirá nenhuma corrente elétrica em um metal; contudo uma luz azul, mesmo bem tênue, resultará numa corrente fluindo no metal. O problema com esse resultado intrigante no que concerne a essas duas cores é que ele não pode ser explicado se a luz é vista do ponto de vista de uma onda. Ondas grandes têm grandes quantidades de energias enquanto ondas pequenas têm pouca. Portanto, se a luz tem um caráter ondulatório, seu brilho afeta a quantidade de energia no sentido de que quanto mais brilhante a luz, maior a onda e mais energia ela terá. Dessa forma, as diferentes cores da luz são definidas pela quantidade de energia que elas possuem.
Einstein percebeu que a única maneira de se explicar o efeito fotoelétrico era dizer que a luz, em vez de ser uma onda, como era geralmente aceito até então, é, na verdade, feita de muitos pacotes pequenos de energia chamados fótons, que se comportam como partículas. Não foi a primeira pessoa a usar a idéia de fótons, mas foi o primeiro a usar os fótons como ponto de partida para uma explicação, em vez de um conveniente “chute” para explicar alguns resultados esquisitos, como o fez Max Planck em 1901, para explicar a análise da intensidade da luz em função do comprimento de onda da radiação, proveniente de uma cavidade incandescente. Exemplos de utilização desse efeito fotoelétrico são as portas de elevadores, alarmes de segurança de bancos, segurança de peças de valores em exposições e museus.
Há muito tempo, cientistas tentam construir lasers de silício. Esse avanço permitiria a criação de instrumentos ópticos e eletrônicos em chips mais baratos. Lasers de silício são mais viáveis economicamente, pois trabalham com fótons em vez de elétrons para transferir grandes quantidades de dados com rapidez. Dois grupos de pesquisa recentemente afirmaram ter conseguido fazer o silício emitir laser de forma contínua – um deles sendo da Universidade da Califórnia em Los Angeles.
No silício os elétrons excitados vibram, gerando calor. Apesar de sua resistência em servir como meio para laser, a façanha foi obtida. Em um bom material do gênero, os elétrons deslocados com a energia liberam-na em forma de fótons de luz. O físico Bahram Jalali, que liderou a equipe da UCLA nessa pesquisa (Universidade da Califórnia em Los Angeles), disse que houve muitas tentativas, mas ninguém foi capaz de fazer o laser de silício antes.
O problema foi resolvido usando de forma inteligente algumas das muitas vibrações que impediam que o silício fosse utilizado em lasers. Em particular, concentrou-se no efeito Raman, processo no qual o comprimento da onda de luz encomprida depois de se dispersar em vibrações atômicas. Combinaram a luz dispersa com a energia de outro laser, de forma a criar um feedback construtivo, fazendo a rede de luz se amplificar.
O poder de um laser Raman de silício geralmente atinge o limite à medida que os fótons colidem esporadicamente com os átomos de silício e liberam elétrons. Colocaram luz de um outro laser em um guia (ou um túnel de luz) e surgiu o laser Raman. A nuvem de elétrons livres absorve e dispersa a luz, e assim o retorno se reduz à medida em que o aparelho é pressionado. Então, a saída foi posicionar dois eletrodos em cada lado do guia, formando um tipo de diodo. Pois colocar uma voltagem ao lado do diodo sorve os elétrons livres como um aspirador de pó, e mantém a luz flutuando..
Pesquisas como essas, levam a aplicações úteis. Esse tipo de tecnologia poderia detectar pequenas quantidades de elementos químicos no ambiente, interferir nos sensores de mísseis de detecção de calor ou permitir comunicações ópticas de alta freqüência. Ainda poderia, com seu aprimoramento, servir como suporte para aparelhos fotônicos de alta capacidade construídos quase totalmente de silício barato em semicondutores existentes e fábricas de microusinagem. Conjunto a essas perspectivas de avanço concorre a de que essa tecnologia leve um dia a computadores totalmente ópticos (sistemas digitais super–rápidos nos quais fótons, e não elétrons, sirvam como 0s e 1s). Esse tipo de trabalho pode ser considerado um achado científico e psicológico, pois muitos duvidavam que seria possível.
Mariana Rodrigues