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Cientistas descobrem como tecer fios com invisibilidade real

Cientistas descobrem como tecer fios realmente invisíveis
Em vez de usar o cristal puro, os cientistas propuseram criar bastões de vidro contendo em seu interior as estruturas necessárias para construir o metamaterial - basicamente bastões e tubos metálicos. [Imagem: Tuniz et al./Optics Express]

A roupa invisível do Imperador

Você certamente conhece a história da roupa do Imperador, ludibriado por charlatães que afirmavam que somente pessoas com capacidade suficiente conseguiriam enxergar a beleza inigualável de uma roupa que não existia.

Vencido pelo seu orgulho, o Imperador acabou saindo nu pelas ruas, incapaz de admitir que não via nada de tal roupa maravilhosa.

Agora, um grupo de cientistas australianos, sem querer enganar ninguém, afirma que é de fato possível construir fios invisíveis, que poderiam ser usados para tecer roupas que não poderiam ser vistas.

Metamateriais ópticos

Alessandro Tuniz, da Universidade de Sidnei, é um dos muitos cientistas interessados nos metamateriais ópticos, que estão sendo usados para criar "capas da invisibilidade" em laboratórios de todo o mundo.

Esses metamateriais incorporam componentes muito menores do que o comprimento de onda da luz, o que lhes permite controlar as ondas luminosas, dando-lhes propriedades ópticas que não são encontradas nos materiais naturais.

No entanto, como os físicos logo descobriram, fabricar metamateriais usando componentes pequenos o suficiente para manipular os comprimentos de onda da luz visível - na faixa dos nanômetros - não é uma tarefa fácil.

Para evitar esse problema, Tuniz e seus colegas sugeriram uma maneira elegante de encolher um metamaterial até um tamanho capaz de controlar a luz visível: basta usar mesma técnica empregada na fabricação das fibras ópticas.

Puxamento

Uma fibra óptica é fabricada aquecendo-se um bastão de cristal de quartzo ultra puro, até que ele amoleça. Em um processo chamado puxamento, uma garra colocada em uma de suas extremidades começa então a esticar o cristal, que vai saindo na forma de um fio muito fino. Esta é a fibra óptica, que a seguir recebe um revestimento protetor de polímero e está pronta para o uso.

Em vez de usar o cristal puro, os cientistas propuseram criar bastões de vidro contendo em seu interior as estruturas necessárias para construir o metamaterial - basicamente bastões e tubos metálicos.

Cientistas descobrem como tecer fios realmente invisíveis
Os cálculos feitos pelos cientistas indicam que o fio seria invisível se visto de lado - mas não se olhado pela extremidade. [Imagem: Tuniz et al./Optics Express]

A seguir, basta aquecer o bastão e submetê-lo ao mesmo processo de puxamento, até que ele se transforme em um fio muito fino, o que reduzirá as estruturas em seu interior até que elas tenham o tamanho necessário para manipular as ondas da luz na faixa do visível.

Além disso, o metamaterial resultante terá a forma de um fio que será fino o suficiente para ser flexível, como uma fibra óptica.

Fios invisíveis

Para testar o conceito, Tuniz e seus colegas já fabricaram fios com 10 micrômetros de espessura. Para atingir seu objetivo, é necessário atingir uma espessura de 1 micrômetro. Com isto, as estruturas no interior do fio atingirão a nanoescala suficiente para manipular a luz visível.

Os cálculos feitos pelos cientistas indicam que o fio seria invisível se visto de lado - mas não se olhado pela extremidade - em luz polarizada.

Felizmente para os imperadores mais preocupados, o modelo mostra que, como outros metamateriais ópticos, as propriedades ópticas da fibra dependem fortemente do comprimento de onda da luz que incide sobre ele.

Um Imperador poderia usar fios que o fariam aparecer nu sob luz vermelha, explica Tuniz, mas "se você iluminá-lo com luz verde, você verá os fios completamente."

O próximo passo da pesquisa é aprimorar a técnica de puxamento para produzir os fios com 1 micrômetro de espessura e ver se o Imperador realmente fica nu.

Bibliografia:

Weaving the invisible thread: design of an optically invisible metamaterial fibre
Alessandro Tuniz, Boris T. Kuhlmey, Parry Y. Chen, Simon C. Fleming
Optics Express
Vol.: 18, Issue 17, pp. 18095-18105
DOI: 10.1364/OE.18.018095




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