Eletrônica

Píxeis infravermelhos criam imagens de calor

Nanoantenas viram píxeis infravermelhos para gerar imagens de calor
Emitindo "fatias" do comprimento de onda torna-se possível produzir várias imagens simultaneamente na mesma metassuperfície, com aplicações em segurança e antipirataria.[Imagem: Mathilde Makhsiyan et al. - 10.1063/1.4937453]

Imagens termais

Há poucos dias, pesquisadores norte-americanos anunciaram uma técnica que deverá permitir a fabricação de câmeras infravermelhas coloridas.

Mas parece que, usando uma outra técnica, as possibilidades são ainda maiores, sendo possível não apenas detectar fontes de infravermelho, mas também, na situação inversa, gerar imagens de calor.

Pesquisadores franceses desenvolveram metassuperfícies repletas de nanoantenas capazes de emitir seletivamente diversos comprimentos de onda na faixa infravermelha do espectro eletromagnético, efetivamente criando imagens termais em cores.

Nanoantenas

As nanoantenas são tecnicamente conhecidas como "ressonadores MIM", sigla de "metal-isolante-metal". Cada nanoantena MIM consiste de uma estrutura retangular formada por um sanduíche de uma camada isolante entre duas camadas metálicas. Centenas ou milhares delas formam uma metassuperfície.

"As metassuperfícies MIM são grandes candidatas para emissores infravermelhos graças à sua capacidade de controlar completamente a emissão térmica, o que é inovador em comparação com as fontes térmicas usuais, tais como um corpo negro," disse o professor Patrick Bouchon, coordenador da equipe.

Em termos mais simples e práticos, o material demonstrou a capacidade para criar imagens infravermelhas com o equivalente às cores visíveis.

Ao emitir em comprimentos de onda específicos, as inúmeras nanoantenas dispostas ao longo da metassuperfície - o nome é uma referência ao campo dos metamateriais - funcionam como os píxeis de uma tela, formando uma imagem visível representativa de um mapa de calor.

Além de gerar "imagens de calor", a técnica pode ter aplicações em armazenamento óptico de dados, sensoriamento bioquímico, sistemas antipirataria e inúmeros outros.

Nanoantenas viram píxeis infravermelhos para gerar imagens de calor
Uma nanoantena MIM consiste de uma estrutura retangular formada por um sanduíche de uma camada isolante entre duas camadas metálicas. Centenas ou milhares delas formam uma metassuperfície. [Imagem: Mathilde Makhsiyan et al. - 10.1063/1.4937453]

Comprimentos e subcomprimentos

"Nós previmos teoricamente a resposta de 100 milhões de nanoantenas, e depois as fabricamos," disse Mathilde Makhsiyan, que precisou desenvolver um software para projetar as nanoantenas e outro para calcular sua disposição precisa para formar a metassuperfície.

Partindo de um determinado comprimento de onda e polarização da emissão infravermelha, cada nanoantena funciona como um emissor de subcomprimentos dessa onda. Isto permite controlar propriedades da emissão, como comprimento de onda, polarização e intensidade, a partir da geometria e da orientação de cada nanoantena. Como a emissão pode ser assim definida na escala de subcomprimentos de onda, torna-se possível codificar várias imagens na mesma metassuperfície.

A equipe agora pretende se concentrar na melhoria do controle das nanoantenas, para que elas possam ser configuradas individualmente, como os píxeis de uma tela.

Bibliografia:

Shaping the spatial and spectral emissivity at the diffraction limit
Mathilde Makhsiyan, Patrick Bouchon, Julien Jaeck, Jean-Luc Pelouard, Riad Haïdar
Applied Physics Letters
Vol.: 107, 251103
DOI: 10.1063/1.4937453




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