As revolucionárias metassuperfícies agora manipulam a luz em dose dupla

Materiais Avan?ados

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/04/2025

O dobro do melhor

H? quase uma d?cada, uma equipe da Universidade de Harvard, nos EUA, apresentou a primeira metassuperf?cie a funcionar no espectro vis?vel, criando uma alternativa poderosa e muito vantajosa aos componentes ?pticos tradicionais, viabilizando aplica??es compactas, leves e multifuncionais que v?o desde sistemas de imagem, c?meras e realidade aumentada at? espectroscopia e comunica??es.

As metassuperf?cies s?o estruturas ultrafinas e planas, constitu?das por estruturas em nanoescala, conhecidas como nanoantenas, que controlam com precis?o o comportamento da luz, de modos que nenhum material natural consegue.

Durante s?culos, os sistemas ?pticos dependeram de espelhos e lentes curvas e volumosas, feitas de vidro ou pl?stico, para curvar e focalizar a luz. As metassuperf?cies representam uma revolu??o nessa ?rea, fazendo o mesmo trabalho com estruturas planas e ultrafinas, formadas por milh?es das suas min?sculas antenas, que podem manipular a luz com precis?o nanom?trica.

O fruto mais conhecido dessa tecnologia est? na miniaturiza??o das tecnologias fot?nicas, nas metalentes, ou lentes planas: Fabricadas com a tecnologia dos semicondutores, elas j? est?o sendo integradas em dispositivos como celulares, c?meras e telas de realidade aumentada - apenas a equipe de Harvard j? desenvolveu um endosc?pio, um olho artificial e uma lente de telesc?pio.

Agora, a mesma equipe apresentou uma novidade radical: Eles literalmente dobraram a tecnologia, criando uma metassuperf?cie bicamada, feita n?o de uma, mas de duas camadas empilhadas, cada uma formada por nanoantenas com projetos diferentes, podendo manipular os raios de luz a seu pr?prio modo.

"Este ? um feito do mais alto n?vel da nanotecnologia," disse o professor Federico Capasso. "Isto abre uma nova maneira de estruturar a luz, na qual podemos projetar todos os seus aspectos, como comprimento de onda, fase e polariza??o, de uma maneira sem precedentes. Isso significa um novo caminho para as metassuperf?cies que at? agora estavam apenas arranhando a superf?cie."

Nanoantenas duplas

Com todas as vantagens das metassuperf?cies, os pesquisadores logo notaram que poderia ser melhor. Por exemplo, as metassuperf?cies fabricadas at? agora tinham limita??es na manipula??o da polariza??o da luz, a orienta??o das ondas de luz. Domar mais essa propriedade requeria metassuperf?cies multifuncionais.

"Muitas pessoas investigaram a possibilidade te?rica de uma metassuperf?cie bicamada, mas o verdadeiro gargalo foi a fabrica??o," contou o pesquisador Alfonso Palmieri.

A equipe precisou levar o Laborat?rio de Sistemas em Nanoescala de Harvard ao limite para desenvolver um processo de fabrica??o que permitiu construir estruturas aut?nomas mas interligadas, essencialmente duas metassuperf?cies que se mant?m fortemente unidas, mas n?o se afetam quimicamente.

Para demonstrar o poder do seu dispositivo, a equipe criou um experimento no qual eles usaram suas metalentes bicamadas para manipular a luz polarizada da mesma forma que um sistema complicado de placas de onda e espelhos, um aparato que exige uma mesa de isolamento de vibra??o - uma mesa de granito pesando toneladas.

Mas duas camadas podem n?o ser o suficiente para tudo, por isso a equipe pretende ampliar sua t?cnica para fabricar ainda mais camadas, o que permitir? exercer controle sobre outros aspectos da luz, como opera??o de banda larga extrema em todo o espectro vis?vel e infravermelho pr?ximo, abrindo as portas para funcionalidades ainda mais sofisticadas.

Outras not?cias sobre:

Mais tópicos