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Uma nanoantena óptica é um dispositivo que pode, quando acoplado a um diodo em um circuito, transformar a energia absorvida a partir de ondas eletromagnéticas em corrente contínua. A radiação eletromagnética excita os portadores de carga, que oscilam na extensão da nanoantena, à semelhança do que ocorre nas antenas de rádio. Uma vez que o comprimento de onda da luz visível é da ordem de centenas de nanômetros (1 nm = 10−9 m), a grande diferença da nanoantena está em suas dimensões, como exemplifica esta figura com duas nanoantenas formadas por estruturas de ouro. HUANG, J.-S. et al. Atomically Flat Single-Crystalline Gold Nanostructures for
Plasmonic Nanocircuitry. Nature Commun., n. 1, 2010 (adaptado).
As cargas na nanoantena iluminada passam a oscilar de forma equivalente a um sistema massa-mola que absorve o máximo de energia de um agente externo, quando este oscila em frequência igual à sua frequência natural de oscilação.
BIAGIONI, P. et al. Nanoantennas for Visible and Infrared Radiation.
Rep. Prog. Phys., n. 75, 2012 (adaptado).
Nesse contexto, o fenômeno ondulatório relevante para o funcionamento de uma nanoantena é a
A reflexão.
B refração.
C difração.
D ressonância.
E interferência.
Gabarito oficial
D
Caderno de referência do INEP.
O que a questão cobra
Ondulatória: reconhecer o fenômeno responsável pela absorção máxima de energia.
Resolução passo a passo
- Vá direto à frase-chave do segundo texto: as cargas oscilam “de forma equivalente a um sistema massa-mola que absorve o máximo de energia de um agente externo”.
- E sob que condição isso acontece? “quando este oscila em frequência igual à sua frequência natural de oscilação”.
- Essa é a definição exata de um fenômeno: quando a frequência da força externa coincide com a frequência natural do sistema, a amplitude e a transferência de energia são máximas.
- O fenômeno se chama ressonância — o mesmo que faz a taça trincar com o som certo e a antena de rádio captar uma emissora. Alternativa D.
Alternativa por alternativa
- A
reflexão.
Errada. Reflexão é o retorno da onda ao meio de origem. Ela devolve energia, ao passo que a nanoantena precisa absorvê-la.
- B
refração.
Errada. Refração é o desvio da onda ao mudar de meio, com mudança de velocidade. Não explica por que a absorção depende da frequência.
- C
difração.
Errada. Difração é o contorno de obstáculos pela onda. É relevante para a escala nanométrica em outros contextos, mas não é o fenômeno descrito no texto.
- D
ressonância.
Correta. O texto descreve absorção máxima quando a frequência da radiação incidente iguala a frequência natural de oscilação das cargas na estrutura — exatamente a condição de ressonância, a mesma que sintoniza uma antena de rádio.
- E
interferência.
Errada. Interferência é a superposição de duas ou mais ondas. O texto trata de uma única radiação incidindo sobre um sistema oscilante.