Artigo | Windowing in Terahertz Time-Domain Spectroscopy: Resolving Resonances in Thin-Film Samples
Dos autores Esteban Marulanda, Fernanda L. Costa, Nicolas M. Kawahala e Felix G. G. Hernandez.
Publicado no Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves.
Texto de divulgação do Prof. Felix Hernandez.
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A espectroscopia no domínio do tempo em terahertz (THz-TDS) tornou-se uma das principais ferramentas para investigar propriedades ópticas e eletrônicas de materiais emergentes – de semicondutores e isolantes topológicos a compostos bidimensionais. No entanto, pesquisadores enfrentam um desafio recorrente: como eliminar artefatos causados por múltiplas reflexões e janelas temporais limitadas sem comprometer informação espectral essencial.
Em um artigo publicado no Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves, do grupo Springer Nature, pesquisadores do Instituto de Física da USP apresentam uma sistematização prática sobre o uso de janelamento temporal (windowing) aplicado no estudo de filmes finos com THz-TDS. A pesquisa realizada por membros do grupo de terahertz da USP, sob supervisão do Prof. Felix G. G. Hernandez, demonstra que a escolha adequada entre truncamento e funções de apodização pode alterar significativamente a extração de parâmetros físicos, como a permitividade complexa destes materiais.
Usando como exemplo filmes finos de PbTe – um material com fortes ressonâncias fonônicas – o grupo mostra cenários críticos: em alguns casos, um simples corte temporal elimina ecos indesejados; em outros, o mesmo procedimento distorce picos espectrais e gera resultados fisicamente irreais. Para essas situações, os autores avaliam diferentes janelas e discutem o equilíbrio entre resolução e supressão de ruído.
Mais do que simplesmente comparar funções para janelas, o trabalho propõe um fluxo decisório experimental, com etapas como: alinhamento temporal, diagnóstico de descontinuidade, seleção do tipo e tamanho da janela e impacto na transformada de Fourier. Essa abordagem fornece um guia essencial para laboratórios que utilizam THz-TDS, especialmente em materiais com ressonâncias estreitas ou sobreposições com ecos de substrato.
“Embora a aplicação da transformada de Fourier seja padrão na área, o processamento do sinal medido no tempo ainda é aplicado de forma empírica. Nosso objetivo foi transformar esse conhecimento disperso em um protocolo reprodutível”, afirmam os autores.
O estudo contribui diretamente para a comunidade de espectroscopia e materiais, oferecendo um caminho concreto para aumentar a confiabilidade de medidas em sistemas onde pequenos detalhes espectrais revelam fenômenos quânticos, transições de fase ou interações eletrônico-fonônicas.
