James McKenzie maravilha-se com as maravilhas da fotônica, que é muito mais crucial para a vida cotidiana do que parece à primeira vista
Qual indústria emprega o dobro de pessoas no Reino Unido que a farmacêutica e mais do que os setores espacial ou de “fintech”? A resposta é fotônica, de acordo com o Grupo de liderança fotônica (PLG) – uma associação comercial que representa mais de 120 membros na área. Nos últimos anos, tem rastreado e agrupado todas as inúmeras aplicações de tecnologias ópticas ou fotônicas. Esta não é uma tarefa fácil, dado que a maioria emerge de centenas de pequenas e médias empresas.
De acordo com o PLG Fotônica do Reino Unido 2035 relatório, cerca de 76 pessoas trabalham na indústria fotônica em 000 empresas em todas as regiões do Reino Unido, gerando £ 1200 bilhões em faturamento a cada ano. Com um valor agregado bruto à economia de £ 14.5 por funcionário, a fotônica é o quinto setor manufatureiro mais produtivo do Reino Unido, afirma o relatório. As universidades britânicas, afirma, são líderes globais nesta área, com cerca de 85% das publicações globais em fotónica originadas no Reino Unido.
Além disso, o PLG estima que a fotónica poderá tornar-se uma indústria de 50 mil milhões de libras para o Reino Unido e gerar 100 empregos diretos adicionais até 000. “Há muito mais por vir se o governo do Reino Unido investir em tecnologias transformadoras essenciais em fotónica nos principais mercados verticais. como energia, cuidados de saúde e transportes limpos, juntamente com investidores do setor privado”, afirma o diretor executivo da PLG, John Lincoln. Na verdade, o grupo estima que cerca de 2035% da economia do Reino Unido dependerá diretamente da fotónica no futuro.
O PLG tem feito um excelente trabalho de sensibilização para a fotónica e de representação dos seus membros – muitos dos quais não são suficientemente grandes para influenciar governos e investidores da mesma forma que as grandes empresas farmacêuticas e de defesa conseguem. Mas a fotónica é extremamente importante, aproveitando a luz para tudo, desde diagnóstico de doenças e cirurgia a laser até telecomunicações e produção avançada. A fotônica é fundamental para fazer com que produtos e serviços agreguem valor aos consumidores e à indústria.
De acordo com Rede Photonics21 da UE, o mercado global da fotónica valia 650 mil milhões de euros em 2020, mas são as coisas que a fotónica permite quando combinada em produtos que são espantosas. Pense nos CCDs e nas lentes dos smartphones ou na forma como os sensores ópticos, a tecnologia de câmeras e o LIDAR permitem veículos autônomos. Um relatório do SPIE de 2020 estima que o tipo de mercados que a fotónica permite ascende a uns espantosos 2 biliões de dólares a nível mundial.
O poder da luz
Então, que tipo de valor a fotônica oferece e que tipo de coisas as empresas de fotônica fazem? A aplicação mais óbvia são as comunicações por fibra óptica, que encolheram o mundo nos últimos 50 anos, sem sinais de abrandamento do progresso. As taxas de dados Petabit foram alcançadas há alguns anos, enquanto em 2017 a Corning tinha enviado mais de mil milhões de quilómetros de fibra. Até 2035, os lasers intra-satélites permitirão rotineiramente que constelações de satélites em órbita baixa da Terra forneçam Internet de alta velocidade em todo o mundo, até mesmo nos locais mais remotos.
Na fabricação, a fotônica permite o corte digital, união, marcação, texturização e impressão 3D de materiais, principalmente metais. Enquanto isso, graças à visão mecânica, a fotônica contribui para sistemas automatizados e robóticos, como corte e soldagem a laser. Na verdade, o processamento industrial de materiais representa cerca de um terço do mercado global de cerca de 11 mil milhões de libras para lasers.
Depois, há a “agricultura vertical”, em que as culturas são cultivadas em camadas empilhadas sob condições controladas. Diodos emissores de luz espectralmente otimizados podem otimizar o crescimento das plantas e reduzem a evaporação das plantas, o que significa que requerem muito menos água do que se cultivadas ao ar livre. A agricultura vertical também elimina pesticidas.
A fotônica é extremamente importante, aproveitando a luz para tudo, desde diagnóstico de doenças e cirurgia a laser até telecomunicações e fabricação avançada
A ciência básica, claro, depende da fotónica, quer se trate de aceleradores de partículas, telescópios ou detectores de ondas gravitacionais. Na verdade, mais de metade de todos os prémios Nobel de física atribuídos nos últimos anos 25 foram relacionados a descobertas em fotônica ou usaram a fotônica como ferramenta.
E não se esqueça de todo o mundo da computação quântica, das comunicações e da criptografia, que se baseia diretamente na fotônica ou requer a fotônica para funcionar. É uma indústria que está realmente começando a decolar. A empresa com sede em Londres orca, o qual ganhou um prêmio de start-up de negócios do Instituto de Física em 2020, acaba de vender seu primeiro computador quântico ao Ministério da Defesa do Reino Unido.
Benefícios do mundo real
A fotónica também está a ajudar o mundo a atingir emissões líquidas zero graças a células solares fotovoltaicas altamente eficientes, enquanto o LIDAR avançado – combinado com simulação computacional – pode aumentar a produção de parques eólicos. As estimativas do PLG sugerem que a fotônica aumentará a eficiência das turbinas eólicas novas e existentes em 1.5–2%. Com poucos custos adicionais, isto proporcionará uma capacidade de produção adicional de 15 GW a nível mundial até 2035 – poupando mais de 100 mil milhões de libras (aproximadamente o equivalente a cinco centrais nucleares de Hinkley Point C).
A luz também é vital na medicina. Há cirurgia corretiva ocular a laser, enquanto até mesmo os oftalmologistas de rua hoje em dia usam uma vasta gama de ferramentas fotônicas. Durante um recente exame oftalmológico em minha filial local da Specsavers, conversei com meu oftalmologista, que parecia não saber muito sobre a física por trás do sistema de tomografia de coerência óptica (OCT) que estava usando, mas ficou impressionado com as imagens Ele podia ver. Ao obter imagens da parte posterior do olho em diferentes profundidades, os oftalmologistas podem usar OCTs para detectar com segurança uma série de problemas de saúde e de visão, muitas vezes antes de se tornarem graves.
Fibra óptica, amplificadores ópticos e carimbos de data/hora rastreáveis por relógio atômico são invenções do Reino Unido. As comunicações quânticas seguras estão sendo pioneiras no Reino Unido. Na verdade, eu diria que a Grã-Bretanha está numa posição única para estar no centro da próxima revolução das telecomunicações seguras e confiáveis nas redes 5G e 6G – e mais além. De acordo com o PLG, até 2035 o Reino Unido será mais uma vez um fornecedor global de infraestruturas críticas de comunicações.
Tudo o que posso dizer é que, se você ainda não sabia sobre fotônica, espero que saiba agora.
