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Materiais Avançados

Foxônica: vem aí a manipulação simultânea de luz e som

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/01/2014

Foxônica: vem aí a manipulação simultânea de luz e som
Ondas de som direcionais são apenas o começo.[Imagem: TU Wien]

Os componentes fonônicos, que permitem a manipulação das ondas de som como se elas fossem ondas de luz, estão abrindo a possibilidade de criar equipamentos estranhos, mas extremamente úteis - lasers de som, por exemplo.

Mas, se som e luz podem ser manipulados de formas similares, então eles podem ser manipulados de formas similares conjuntamente.

Essa capacidade para aprisionar e controlar a luz e o som da macroescala até a nanoescala vai trazer mudanças profundas no modo como vivemos, segundo o professor Edwin Thomas, da Universidade Rice, nos Estados Unidos.

E, segundo ele, a melhor forma de fazer isso é usando polímeros estruturados - hoje mais conhecidos como metamateriais, que já demonstraram novas estratégias para sistemas antirruído, para manter o calor ou o frio do lado de fora, ou para focalizar o som com uma lente, entre outros muitos exemplos.

"E há também os mantos da invisibilidade, como em Harry Potter. Há um efeito especial no filme, mas nós estamos próximos do ponto em que poderemos fazer isto na realidade," disse Thomas.

Foxônica

Agora, ele e uma grande equipe que dá suporte às suas ideias estão lançando as bases para mesclar os materiais fotônicos (que lidam com a luz) com os materiais fonônicos (que lidam com o som), criando uma nova classe de materiais híbridos que eles batizaram de foxônicos, que lidam simultaneamente com a luz e o som.

Na verdade, o que eles fizeram foi levantar tudo o que diversas equipes de pesquisadores ao redor do mundo estão fazendo na prática, montando um quadro que mostra o que já foi conseguido e o que se pode esperar dessa área emergente da foxônica nos próximos anos.

Ao longo dos últimos quatro anos, a ênfase passou da já bem estabelecida fotônica, resvalando para sua parente próxima, a plasmônica, para a fonônica, que trata das ondas sonoras como se elas fossem ondas de luz.

"A fotônica permitiu um avanço significativo ao mostrar que podemos confinar a luz e fazê-la ir aonde queremos que ela vá," disse Thomas. "Agora estamos moldando o fluxo de ondas elásticas - das quais o som é um subconjunto - de forma semelhante. E há uma crescente ênfase em dispositivos que manipulam a luz e as ondas elásticas simultaneamente para fazer coisas legais - não com uma ou com outra, mas com ambas."

A revisão identificou mais de 400 artigos científicos que detalham dezenas de teorias e sugerem técnicas para a fabricação de aparelhos práticos.

E as pesquisas com a manipulação simultânea dessas ondas em nanoescala, usando metamateriais, está crescendo tão rapidamente que já é possível vislumbrar o campo da foxônica.

Foxônica: vem aí a manipulação simultânea de luz e som
Um dos grandes feitos da fonônica até o momento foi a criação de um diodo acústico. [Imagem: Georgios Theocharis/Caltech]

Lacunas de banda

O grupo identificou uma ampla gama de artigos que mostra a criação de polímeros que possuem lacunas de banda (bandgaps) para o som e para a luz que são essencialmente similares às bandgaps que dão aos semicondutores suas propriedades eletrônicas, aquelas que viabilizaram toda a onda tecnológica atual.

Uma bandgap pode ser gerada ajustando os materiais artificiais para que eles permitam que apenas frequências específicas de som ou luz passem através deles, bloqueando todas as outras frequências.

Para se ter uma ideia do que isso significa, basta ver que uma técnica assim possibilita criar um material à prova de som tão fino quanto uma camada de tinta - e não apenas à prova de som, mas também que dirige o som, criando verdadeiros "cones do silêncio", escudos acústicos que criam áreas de absoluto silêncio.

"Nós não estamos apenas fazendo melhorias incrementais em propriedades conhecidas. Os limites que conhecemos não contêm todas as soluções. Mas há coisas que vão além desses limites e do nosso paradigma atual que contêm respostas a perguntas que nem sequer imaginamos," concluiu Thomas.

Bibliografia:

Ordered Polymer Structures for the Engineering of Photons and Phonons
Jae-Hwang Lee, Cheong Yang Koh, Jonathan P. Singer, Seog-Jin Jeon, Martin Maldovan, Ori Stein, Edwin L. Thomas
Advanced Materials
Vol.: Article first published online
DOI: 10.1002/adma.201303456
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