Nanotecnologia

Nanocubos automontantes facilitam criação de matéria artificial

Nanocubos aumontantes facilitam criação de matéria artificial
Para variar a forma como o dispositivo funciona basta mudar a dimensão e o material com que são feitos os nanocubos. [Imagem: Cristian Ciraci]

Matéria artificial

Os metamateriais - também conhecidos como "matéria artificial" - são estruturas que interagem de maneiras muito peculiares com a luz.

Tão peculiares que eles estão sendo usados para criar mantos de invisibilidade.

Mas esse é apenas seu lado mais famoso.

Estruturas que tenham jeitinho para lidar com a luz são essenciais em células solares, sistemas de imageamento médico, hologramas, camuflagens militares e uma série de outras aplicações.

Construção dos metamateriais

O grande desafio é construir os metamateriais.

Normalmente, depois que uma equipe de teóricos faz os cálculos de um determinado experimento, são necessários meses para que alguém consiga fabricar o dispositivo.

Isso porque eles precisam ser feitos um a um, geralmente por litografia, a mesma técnica usada para fabricar chips de computador.

Como não são fabricados em larga escala, isso significa que cada manto de invisibilidade, ou qualquer outro experimento com metamateriais, é muito caro.

Nanocubos automontantes

Antoine Moreau e Cristian Ciraci, da Universidade de Duke, nos Estados Unidos, encontraram uma solução para esse inconveniente.

Sua proposta é usar minúsculos nanocubos, que poderão ser montados para formar o metamaterial.

Melhor do que isso, os nanocubos se automontam.

"Nossa nova abordagem é um processo de baixo para cima. Ela nos permitirá criar dispositivos - como painéis solares mais eficientes - que cubram grandes áreas," disse Ciraci.

Cada nanocubo funciona como uma minúscula antena, ajudando a capturar a luz no comprimento de onda desejado.

Para variar a forma como o dispositivo interage com a luz, pode-se alterar a dimensão e o material com que são feitos os nanocubos.

Nanocubos aumontantes facilitam criação de matéria artificial
Micrografias do material artificial experimental construído pela equipe. [Imagem: Moreau et al./Nature]

Propriedades reflexivas

Para testar seu conceito, a equipe criou um metamaterial formado por três componentes - um filme de ouro recoberto com uma película de material isolante e, por cima, milhões de nanocubos metálicos, que crescem por automontagem.

"Os nanocubos são literalmente esparramados pela película de ouro, e nós podemos controlar as propriedades do material variando a geometria da estrutura," disse Ciraci, acrescentando que isso é algo fora do alcance da litografia.

Embora os metais normalmente tenham propriedades reflexivas - neste experimento os nanocubos foram feitos de prata - os nanocubos funcionam como pequenas antenas que cancelam a reflexão da superfície metálica.

"Combinando diferentes componentes nos elementos do metamaterial em um único compósito, poderemos gerar espectros de reflexão mais complicados, alcançando um nível de controle necessário para aplicações mais exóticas, como tintas dinâmicas," prevê o pesquisador, referindo-se a coberturas que variam de cor conforme a luz incidente.

Segundo um comentário sobre a pesquisa, publicado pela revista Nature, "o método poderá ajudar a tornar os metamateriais mais práticos", eventualmente trazendo a tecnologia para o mercado e para o dia-a-dia das pessoas.

Bibliografia:

Controlled-reflectance surfaces with film-coupled colloidal nanoantennas
Antoine Moreau, Cristian Ciracì, Jack J. Mock, Ryan T. Hill, Qiang Wang, Benjamin J. Wiley, Ashutosh Chilkoti, David R. Smith
Nature
Vol.: 492, 86-89
DOI: 10.1038/nature11615

Sprinkled nanocubes hold light tight
Katharine Sanderson
Nature
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature.2012.11965




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