Brasileiros desenvolvem lente plana microscópica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2020

Pesquisadores brasileiros desenvolveram uma lente plana mil vezes mais fina que um fio de cabelo - à direita a estrutura da lente.
[Imagem: Augusto Martins/USP]

Antena plana

Pesquisadores da USP de São Carlos (SP) entraram no seleto grupo de equipes trabalhando com lentes planas, ou metalentes.

Em vez de um vidro curvo, uma metalente é constituída por uma camada de silício ultrafina, de espessura nanométrica, recoberta por nanoestruturas que interagem e manipulam a luz de forma precisa - essas nanoestruturas funcionam como antenas, capazes de captar e refletir a radiação eletromagnética na faixa do visível.

O princípio é o mesmo dos metamateriais, que permitem a construção de coisas como antenas planas, antenas inteligentes a mantos de invisibilidade, sendo as metalentes fabricadas por meio de litografia, a técnica já bem conhecida e utilizada na fabricação de transistores.

A peça tem potencial para ser empregada como lente fotográfica em celulares ou utilizada em dispositivos que dependam de sensores ópticos. "No contexto tecnológico atual, suas aplicações são quase ilimitadas," disse o professor Emiliano Rezende Martins.

• Metassuperfície dinâmica controla a luz à vontade

Câmera de teste da metalente e sua interação com a luz.
[Imagem: Augusto Martins et al. - 10.1021/acsphotonics.0c00479]

Metalente

As lentes planas surgiram há cerca de 10 anos e possibilitam a máxima resolução fisicamente possível. O problema é que seu ângulo de visão é extremamente fechado, inferior a um grau de circunferência. "Uma maneira de solucionar o problema é compor metalentes, formando estruturas complexas," explicou Emiliano.

Os pesquisadores perceberam que, em uma lente convencional, o campo de visão aumenta quando o índice de refração também aumenta, à medida que a lente vai ficando mais plana. A inovação da equipe brasileira consistiu então em projetar uma metalente de modo a imitar uma lente totalmente plana, capaz de atingir um índice de refração infinito - algo impossível de obter com uma lente convencional.

"Nossa lente tem um campo de visão arbitrário, que idealmente pode chegar a 180 graus sem distorção da imagem. Já testamos sua efetividade para um ângulo de 110 graus. A partir dessa abertura, a energia da luz diminui devido ao efeito de sombra. Mas isso pode ser corrigido por meio de pós-processamento," contou o pesquisador.

O pesquisador Augusto Martins testou a lente construindo uma câmera simples usando componentes fabricados por impressão 3D, obtendo imagens de alta resolução em amplo campo de visão.

"Por enquanto, só conseguimos fotografar em verde. Mas, nos próximos meses, vamos aprimorar a lente, para que todas as cores sejam viabilizadas," contou ele.

• Brasileiros elevam qualidade dos hologramas 3D

Mais tópicos