Pesquisadores da Rice University descobriram que a luz do laser pode deslocar fisicamente átomos em certos semicondutores bidimensionais chamados dic alcogenetos de metais de transição Janus (TMDs). Esse efeito de optoestricção, observado por meio de mudanças nos padrões de geração de segundo harmônico, destaca a assimetria dos materiais e seu potencial para tecnologias ópticas avançadas. A descoberta pode possibilitar chips fotônicos mais rápidos e sensores sensíveis.
Em um estudo publicado na ACS Nano em 14 de novembro de 2025, cientistas da Rice University demonstraram como a luz pode gerar forças mecânicas em materiais TMD Janus ultradelgados, causando deslocamentos na rede atômica. Esses materiais, nomeados em homenagem ao deus romano Janus de duas faces, apresentam estruturas assimétricas com elementos químicos diferentes em suas camadas superior e inferior, como seleneto de molibdênio e enxofre empilhado sobre dissulfeto de molibdênio.
A equipe, liderada por Shengxi Huang, professora associada de engenharia elétrica e de computação, usou feixes de laser de várias cores para sondar a resposta do material. Eles se concentraram na geração de segundo harmônico (SHG), onde o material emite luz ao dobro da frequência incidente. Quando o laser correspondia às ressonâncias do material, o padrão SHG típico de 'flor' de seis pontas se distorcia, indicando movimento atômico.
"Descobrimos que iluminar o seleneto de molibdênio e enxofre Janus e o dissulfeto de molibdênio cria forças minúsculas e direcionais dentro do material, que aparecem como mudanças em seu padrão SHG", disse Kunyan Zhang, aluna doutoral da Rice e autora principal. "Normalmente, o sinal SHG forma uma forma de 'flor' de seis pontas que espelha a simetria do cristal. Mas quando a luz empurra os átomos, essa simetria se quebra—as pétalas do padrão encolhem de forma desigual."
Esse fenômeno, denominado optoestricção, surge do campo eletromagnético da luz aplicando força aos átomos, amplificado pelo forte acoplamento de camadas nos TMD Janus. "Materiais Janus são ideais para isso porque sua composição desigual cria um acoplamento aprimorado entre camadas, tornando-os mais sensíveis às forças minúsculas da luz", explicou Zhang.
A descoberta abre portas para tecnologias baseadas em luz que podem superar sistemas elétricos gerando menos calor. Aplicações potenciais incluem chips fotônicos eficientes em energia, detectores ultrassensíveis para vibrações ou pressão, e fontes de luz ajustáveis para displays e imageamento.
"Tal controle ativo poderia ajudar a projetar chips fotônicos de próxima geração, detectores ultrassensíveis ou fontes de luz quântica—tecnologias que usam luz para transportar e processar informações em vez de depender de eletricidade", disse Huang.
Os TMDs, compostos por metais de transição como molibdênio e calcogênios como enxofre ou selênio, são valorizados por sua condutividade, absorção de luz e flexibilidade em dispositivos de próxima geração. A pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, Air Force Office of Scientific Research e outros.