Um grupo internacional de pesquisadores empregou microtomografia computadorizada por raios X (µCT) para examinar, sem danificar, uma microesfera de sílica levemente deformada e demonstrar como a luz se comporta em microcavidades óticas tridimensionais. O trabalho, publicado em 7 de novembro de 2025 na revista Advanced Photonics Nexus, confirma previsões teóricas sobre a chamada difusão de Arnold em estruturas 3D.
Microcavidades — ressonadores com largura próxima à de um fio de cabelo — aprisionam fótons, permitindo que eles circulem milhões de vezes. Em formatos perfeitos, a luz segue trajetórias regulares; pequenas deformações, porém, introduzem rotas caóticas que podem gerar emissão unidirecional de laser ou interações luz-matéria mais intensas.
Até agora, a maioria dos estudos sobre esse comportamento caótico concentrava-se em microcavidades bidimensionais, mais fáceis de visualizar ao microscópio. A investigação em 3D permanecia limitada porque cortar ou alterar o material para revelar seu interior comprometeria a amostra.
Utilizando µCT, técnica comum em laboratórios de medicina e ciência de materiais, a equipe reconstruiu o formato completo da microesfera com precisão submicrométrica. O modelo tridimensional permitiu calcular as trajetórias ópticas internas e mostrou que deformações em múltiplas direções fazem a luz se espalhar por todo o volume, em vez de refletir apenas próximo à superfície.
“Este método abre novas possibilidades para explorar caos de ondas em 3D, óptica não linear e fotônica quântica”, afirmou a professora Síle Nic Chormaic, autora correspondente e diretora da unidade Light-Matter Interactions for Quantum Technologies da Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University.
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Segundo os autores, a capacidade de medir e prever o percurso dos fótons em microcavidades complexas pode inspirar sensores de alta sensibilidade, microlasers de banda larga e redes ópticas que aproveitem o caos para melhorar o desempenho.
Com informações de Nanowerk
