Nanotecnologia

Superlente que "esculpe" a luz poderá viabilizar transmissão de eletricidade sem fios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/05/2008

Superlente que
A superlente é uma placa de campo próximo, capaz de focalizar ondas eletromagnéticas em pontos menores do que seu comprimento de onda.[Imagem: Cyan James]

Limite da difração

Em 2007, cientistas da Universidade de Michigan demonstraram que seria possível construir uma superlente capaz de vencer o chamado "limite da difração", que impede que uma lente focalize a luz em um diâmetro menor do que metade do seu comprimento de onda.

Essa característica das lentes tradicionais limita, por exemplo, a quantidade de dados que pode ser armazenada em um disco óptico, como um CD ou um DVD, e até a dimensão dos transistores que podem ser construídos no interior de um chip (veja Nova lente esculpe a luz e cria um foco perfeito).

Superlente com superfoco

Agora, a equipe do Dr. Anthony Grbic conseguiu finalmente demonstrar sua teoria na prática: eles construíram sua superlente, que é capaz de focalizar as ondas eletromagnéticas em um ponto 20 vezes menor do que seu comprimento de onda e cinco vezes menor do que qualquer outro dispositivo já construído.

"Esta é a mais alta resolução já alcançada na freqüência de microondas," afirma o professor Grbic. "Isto abre um campo completamente novo de aplicações, incluindo transferência de energia sem fios, microscopia e dispositivos capazes de focalizar a radiação alterando o formato do feixe de luz. Se nós pudermos levar isto para freqüências visíveis, e não há razões por que não possamos, ela terá aplicações em litografia e no armazenamento de dados."

Microondas

Os cientistas começaram trabalhando com microondas porque, possuindo um comprimento de onda maior do que o da luz visível, elas são mais fáceis de focalizar. Alterar o funcionamento da nova lente para operar na faixa da luz visível envolverá a alteração das dimensões dos capacitores utilizados.

Há muito pouco tempo atrás, qualquer físico afirmaria com total segurança que focalizar a radiação eletromagnética em pontos menores do que o seu comprimento de onda era algo impossível. Esse limite da difração foi vencido manipulando-se as ondas antes que elas se distanciem muito de sua fonte.

Campo eletromagnético próximo

Isto é feito fazendo a radiação eletromagnética passar através de painéis especialmente projetados e colocados dentro do campo eletromagnético próximo da radiação. Campo eletromagnético próximo é a área ao redor de uma antena ou de uma fonte de radiação até um limite igual ao tamanho do comprimento de onda que está sendo emitido ou captado. No caso das microondas, esse campo mede 30 centímetros, que é o comprimento de onda das microondas.

Depois de passar pelos painéis, os cientistas conseguiram focalizar as microondas em um ponto com 1,5 centímetro de diâmetro.

Metamateriais

Outra maneira de manipular a luz são os metamateriais, que estão na base de todos os experimentos envolvendo a invisibilidade. Esses metamateriais são uma espécie de lentes tridimensionais, construídas artificialmente.

Os painéis utilizados pela equipe do professor Grbic são planos, tecnicamente chamados painéis de campo próximo, e são formados por uma série de elementos capacitivos e produzidos por um processamento em uma única camada, o que não os coloca na categoria de matemateriais.

Bibliografia:

Near-Field Plates: Subdiffraction Focusing with Patterned Surfaces
Anthony Grbic, Lei Jiang, Roberto Merlin
Science
25 April 2008
Vol.: 320. no. 5875, pp. 511 - 513
DOI: 10.1126/science.1154753
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