A luz está ao nosso redor, essencial para um de nossos sentidos primários (visão), bem como a vida na própria Terra. Ele sustenta muitas tecnologias que afetam nossas vidas diárias, incluindo a colheita de energia com células solares, displays de diodo emissores de luz (LED) e telecomunicações através de redes de fibra óptica.
O smartphone é um ótimo exemplo do poder da luz. Dentro da caixa, sua funcionalidade eletrônica funciona por causa de mecânica quântica. A tela frontal é um dispositivo totalmente fotônico: cristais líquidos que controlam a luz. As costas também: diodos brancos emissores de luz para um flash e lentes para capturar imagens.
Utilizamos a palavra fotônica e, às vezes, óptica, para capturar o aproveitamento da luz para novas aplicações e tecnologias. Sua importância na vida moderna é comemorada todos os anos em 16 de maio com o Dia Internacional da Luz.
Os cientistas do continente africano, apesar das restrições de recursos em que trabalham, fizeram contribuições notáveis à pesquisa de fotônicas. Alguns deles foram capturados em uma edição especial recente da revista Óptica aplicada. Junto com colegas neste campo de Marrocos e Senegal, nós introduziu esta coleção de papéisque visa celebrar a excelência e mostrar o impacto de estudos que abordam questões continentais.
Um holofote sobre a fotônica na África
História da África em óptica formal hastes de volta milhares de anos, com referências ao design de lentes já gravado em escritos egípcios antigos.
Nos últimos tempos, a África contribuiu para dois prêmios Nobel com base na óptica. Ahmed Zewail (Nascido no egípcio) assistiu aos processos ultra -rápidos em química com lasers (1999, Prêmio Nobel de Química) e Serge Harouche (Nascido marroquino) estudou o comportamento de partículas individuais de luz, fótons (2012, Prêmio Nobel de Física).
Infelizmente, a história da Optics African é um dos bolsos da excelência. Os destaques são tão bons quanto em qualquer outro lugar, mas há poucos deles para colocar o continente no mapa da óptica global. De acordo com um cálculo de 2020 feito para mim pelo Sociedade Opática da Américacom base em seus periódicos, a África contribui com menos de 1% para as publicações mundiais de revistas com ótica ou fotônica como tema.
No entanto, existem grandes oportunidades para enfrentar desafios continentais usando óptica. Exemplos de áreas onde os africanos podem inovar são:
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Ponte a divisão digital com a infraestrutura de comunicações modernas
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Imagem óptica e espectroscopia para melhorias na agricultura e monitoramento de mudanças climáticas
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Aproveitando o sol com materiais ópticos para energia limpa
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bio-fotônica para resolver problemas de saúde
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Tecnologias quânticas para novas formas de comunicação, detecção, imagem e computação.
Os artigos da revista especial editam tocam em uma diversidade de tópicos relevantes para o continente.
Um está usando a óptica para Comunique-se em todo o espaço livre (ar) mesmo em condições climáticas ruins. Essa solução à base de luz foi testada usando dados climáticos de duas cidades africanas, Alexandria no Egito e Setif na Argélia.
Outro artigo é sobre pequenas fontes quânticas de emaranhamento quântico para detectar. Os autores usaram Diamond, uma jóia encontrada na África do Sul e mais comumente associada a jóias. O diamante tem muitas falhas, uma das quais pode produzir fótons únicos como uma saída quando excitada. A saída de fóton única foi dividida em dois caminhos, como se a partícula fosse à esquerda e à direita ao mesmo tempo. Esta é a noção peculiar de emaranhamento, neste caso, criada com diamantes. Se um objeto for colocado em um caminho, o emaranhamento poderá detectá -lo. Estranhamente, às vezes os fótons tomam o caminho esquerdo, mas o objeto está no caminho direito, mas ainda assim pode ser detectado.
Leia mais: Emaranhamento quântico: o que é e por que os físicos querem aproveitá -lo
Um colaborador propõe um custo-benefício método para detectar e classificar bactérias nocivas na água.
Novas abordagens em Espectroscopia (estudando cores) para detectar saúde celular; Biossensores monitorar os níveis de sal e glicose no sangue; e ferramentas ópticas para Segurança alimentar Todos participam de aplicações ópticas no continente.
Outra área da pesquisa de óptica africana que possui aplicações importantes é o uso de Fibras ópticas para detectar a qualidade do solo e sua integridade estrutural. As fibras ópticas estão geralmente associadas à comunicação, mas uma tendência moderna é usar a fibra óptica existente já colocada para sentir pequenas mudanças no ambiente, por exemplo, como sistemas de alerta precoce para terremotos. A pesquisa mostra que a fibra convencional também pode ser usada para saber se o solo está degradante, seja por falta de umidade ou alguma mudança física na estrutura (fraqueza ou movimento). É uma ferramenta imediatamente útil para a agricultura, construindo em muitas décadas de pesquisa.
A gama diversificada de tópicos da coleção mostra como os pesquisadores criativos do continente estão no uso de recursos limitados para obter o máximo impacto. A alta orientação para aplicações provavelmente também é um sinal de que os governos africanos querem que seus cientistas trabalhem em soluções para problemas reais, em vez de questões puramente acadêmicas. Um caso em questão é a África do Sul, que possui uma estratégia nacional financiada (Sa quti) transformar a ciência quântica em tecnologia quântica e treinar a força de trabalho para uma nova economia.
Em direção a um futuro mais brilhante
Para jovens estudantes de ciências que desejam entrar em campo, as oportunidades são infinitas. Embora a fotônica não tenha limites de disciplina, a maioria dos estudantes entra nos campos de física, engenharia, química ou ciências da vida. Seu poder está na combinação de habilidades, misturando teóricas, computacionais e experimentais, que são trazidas para os problemas. Em uma conferência típica de fotônica, é provável que haja muito mais participantes do setor do que os acadêmicos. Isso é uma prova de seu impacto universal em novas tecnologias e nas oportunidades de emprego para os alunos.
O século passado foi baseado em eletrônicos e controladores de elétrons. Este século será dominado pela fotônica, controlando os fótons.
O professor Zouheir Sekkat, da Universidade Mohamed V, Rabat, e diretor do Pólo de Optics e Photonics dentro de Mascir of University Mohamed VI Polytechnic Benguerir, Marrocos, contribuiu para este artigo.
Este artigo é republicado de A conversauma organização de notícias independente sem fins lucrativos, trazendo fatos e análises confiáveis para ajudá -lo a entender nosso mundo complexo. Foi escrito por: Andrew ForbesAssim, Universidade do Witwatersrand e Paciência Mthunzi-KufaAssim, Universidade da África do Sul
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Os autores não trabalham, consultam, possuem ações ou recebem financiamento de qualquer empresa ou organização que se beneficiaria deste artigo e não divulgou afiliações relevantes além de sua nomeação acadêmica.