Materiais Avançados

Arco-íris é aprisionado em armadilha de espelhos

Arco-íris é aprisionado em armadilha de espelhos
A armadilha dourada de 4,5 mm de diâmetro aprisionou um arco-íris, que pode ser visto por meio de um microscópio. A pesquisa abre caminhos para inúmeros avanços nas telecomunicações e na computação óptica. [Imagem: Smolyaninova et al.]

Alçapão óptico

Em 2008, cientistas britânicos afirmaram ser teoricamente possível aprisionar um arco-íris em uma espécie de "alçapão óptico," que poderia, segundo eles, ser construído com metamateriais.

Metamateriais são materiais artificiais capazes de manipular a luz de forma não tradicional, como fazê-la refratar em ângulos negativos. São estes os materiais utilizados nas experiências de invisibilidade.

Curiosidade promissora

Agora, a equipe da Dra. Vera Smolyaninova, da Universidade Towson, nos Estados Unidos, colocou pela primeira vez a teoria em prática, demonstrando que os físicos britânicos estavam certos - é de fato possível capturar um arco-íris.

A Dra. Smolyaninova construiu um aparato incrivelmente simples, que é capaz de aprisionar o feixe de luz em seu interior.

No futuro, a técnica poderá ser útil para armazenar informações de forma totalmente óptica e para eliminar a necessidade da conversão entre eletricidade e luz hoje necessária para se fazer a comunicação entre computadores por meio de fibras ópticas.

Armadilha para arco-íris

A pesquisadora recobriu um lado de uma lente de 4,5 milímetros de diâmetro com uma película de ouro de 30 nanômetros de espessura. A lente, com a camada de ouro voltada para baixo, foi colocada sobre uma placa plana de vidro também recoberta com um filme de ouro.

Visto de lado, o espaço entre espelho curvo da lente e o espelho plano contém uma camada de ar com uma espessura decrescente, que tende a zero onde a lente toca o vidro - basicamente o que os físicos chamam de guia de ondas cônico ou afilado (tapered).

O estreitamento tendendo a zero vai forçando a parada dos diversos componentes da luz, uma vez que cada frequência, ou cada cor, não pode passar por uma abertura que é menor do que o seu comprimento de onda. A parada sequencial de cada comprimento de onda produz, na prática, um arco-íris aprisionado.

O menor comprimento de onda (luz azul) pára primeiro, na porção mais grossa do guia de ondas afilado. O maior comprimento de onda (luz vermelha) pára na porção mais fina do estreitamento.

Para observar o arco-íris aprisionado, basta olhar o conjunto de espelhos, usando um microscópio, a partir de cima. O arco-íris forma uma série de anéis coloridos concêntricos conforme a luz visível foge através da película de ouro do espelho.

Interesses tecnológicos

A realização do experimento é promissor porque o armazenamento da luz no interior de materiais sólidos torna possível manipular os fótons conforme a necessidade, usando-os para fazer cálculos ou para acelerar enormemente as redes de comunicação.

Na verdade, um único passo nesse sentido já teria um valor inestimável - a eliminação da necessidade de conversão dos sinais eletrônicos em sinais ópticos.

Isto hoje é necessário tanto para a interligação direta dos computadores com as redes de comunicação de fibras ópticas, quanto dentro das próprias redes, para o roteamento e a amplificação dos sinais transmitidos a longas distâncias.

Bibliografia:

Experimental observation of the trapped rainbow
V.N. Smolyaninova, I.I. Smolyaninov, A.V. Kildishev, V. M. Shalaev
arXiv
23 Nov 2009
DOI: arXiv:0911.4464v1




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