Um novo sensor quântico desenvolvido por pesquisadores do Instituto de Computação Quântica (IQC) da Universidade de Waterloo provou que pode superar as tecnologias existentes e promete avanços significativos em imagens 3D de longo alcance e monitoramento do sucesso dos tratamentos contra o câncer.
Os sensores são os primeiros do seu tipo e são baseados em nanofios semicondutores que podem detectar partículas únicas de luz com alta resolução de tempo, velocidade e eficiência em uma faixa de comprimento de onda incomparável, de ultravioleta a infravermelho próximo.
A tecnologia também tem a capacidade de melhorar significativamente as capacidades de comunicação quântica e sensoriamento remoto.
“Um sensor precisa ser muito eficiente na detecção de luz. Em aplicações como radar quântico, vigilância e operação noturna, pouquíssimas partículas de luz retornam ao dispositivo”, disse o pesquisador Michael Reimer, membro do corpo docente do IQC e professor assistente no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Faculdade de Engenharia. “Nestes casos, você quer ser capaz de detectar todos os fótons que estão chegando.”
O sensor quântico de próxima geração projetado no laboratório de Reimer é tão rápido e eficiente que pode absorver e detectar uma única partícula de luz, chamada de fóton, e atualizar para a próxima em nanossegundos. Os pesquisadores criaram uma série de nanofios afilados que transformam fótons de entrada em corrente elétrica que podem ser amplificados e detectados.
Sensoriamento remoto, imagens de alta velocidade do espaço, aquisição de imagens 3D de alta resolução, comunicação quântica e detecção de oxigênio singlete para monitoramento de dose no tratamento de câncer são todas aplicações que poderiam se beneficiar do tipo de detecção robusta de fótons único que este novo sensor quântico fornece.
O conjunto de nanofios semicondutores alcança sua alta velocidade e eficiência graças à qualidade de seus materiais, ao número de nanofios, ao perfil de dopagem e à otimização do formato e do arranjo dos nanofios. O sensor detecta um amplo espectro de luz com alta eficiência e alta resolução de tempo, tudo funcionando em temperatura ambiente. Reimer enfatiza que a absorção do espectro pode ser ampliada ainda mais com diferentes materiais.
“Este dispositivo usa nanofios de fosfeto de índio (InP). Mudar o material para o arseneto de índio-gálio (InGaAs), por exemplo, pode estender a largura de banda ainda mais para comprimentos de onda de telecomunicações, mantendo o desempenho”, disse Reimer. “É o estado da arte agora, com potencial para mais melhorias.”
Uma vez que o protótipo é empacotado com a eletrônica correta e refrigeração portátil, o sensor está pronto para testes além do laboratório. “Uma ampla gama de indústrias e campos de pesquisa se beneficiará de um sensor quântico com essas capacidades”, disse Reimer.
Em colaboraçãocom pesquisadores da Universidade de Tecnologia de Eindhoven, matrizes de nanofios Tapered InP para detecção eficiente de fótons de alta velocidade de banda larga foram publicadas na Nature Nanotechnology em 4 de março. Esta pesquisa foi realizada graças em parte ao financiamento do First Excellence Excellence Fund do Canadá ( CFREF).
Fonte: https://uwaterloo.ca/news/news/new-quantum-sensor-could-improve-c
ancer-treatment
