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Carpete da invisibilidade em miniatura

Carpete da invisibilidade em miniatura
A estrutura força a luz de um determinado comprimento de onda a passar em torno de um objeto, em vez de refletir-se nesse objeto. [Imagem: Jingjing Zhang/Optics Express]

Mantos da invisibilidade

Os mantos da invisibilidade saltaram etapas muito rapidamente.

Da mais pura fantasia, há alguns anos, passaram para a possibilidade teórica logo depois, alcançando em seguida a categoria de dispositivos futurísticos.

Com o trabalho de inúmeras equipes ao redor do mundo, os metamateriais já são agora tratados com alguma intimidade, ganhando utilidade prática nas tecnologias ópticas, incluindo microscópios e telecomunicações e nas imagens de ultra-som.

Até agora, porém, as técnicas de camuflagem tinham uma limitação significativa - os mantos de invisibilidade precisavam ser várias ordens de grandeza maiores do que o objeto a ser camuflado.

Isto limita suas aplicações práticas, especialmente para a indústria optoeletrônica, onde a miniaturização é uma exigência inegociável. E, além de pequeno, qualquer dispositivo de camuflagem prático precisa ser delicado o suficiente para ser integrado ao restante do circuito.

Carpete da invisibilidade

Uma equipe de físicos da Dinamarca e do Reino Unido acaba de superar essa limitação de tamanho.

Em vez de um manto, eles criaram um carpete da invisibilidade, a exemplo de outra pesquisa recente, que utilizou um cristal comum de calcita para criar um tapete da invisibilidade.

Em vez do cristal, o grupo usou o tradicional metamaterial, feito com camadas alternadas de uma estrutura conhecida como silício sobre isolante, ou SOI (silicon-on-insulator).

O carpete pode esconder uma área muito maior do que outras técnicas de camuflagem de tamanho semelhante.

"Esta nova camuflagem, feita com metamateriais, foi projetada com uma estrutura de grade que é mais simples do que os metamateriais usados anteriormente," diz Jingjing Zhang, principal autora do trabalho.

Uma estrutura de grade é simplesmente uma série de fendas ou aberturas que redirecionam um feixe de luz. A estrutura força a luz de um determinado comprimento de onda a passar em torno de um objeto, em vez de refletir-se nesse objeto.

Com isto, o objeto torna-se invisível para aquele comprimento de onda.

Grade fotônica

Com a estrutura em grade é construída com as técnicas tradicionais de microeletrônica, o carpete de invisibilidade é ele próprio pouco maior do que o objeto que é capaz de esconder.

Restaurando precisamente a rota da onda que se reflete em uma superfície, o manto cria uma ilusão de uma superfície plana onde na verdade há uma saliência triangular, escondendo sua presença em comprimentos de onda que variam de 1.480 nanômetros a 1.580 nanômetros.

Os parâmetros de camuflagem podem ser alterados ajustando a largura das barras e das fendas da grade.

Outra vantagem é que o carpete da invisibilidade é feito exclusivamente de materiais isolantes que são altamente transparentes à luz infravermelha. Isto lhe dá uma grande eficiência, fazendo-a absorver uma fração insignificante de energia.

Imperfeições

O dispositivo, contudo, ainda não é perfeito: a intensidade do feixe de luz desviado cai ligeiramente em relação ao feixe original, permitindo que se perceba a presença do objeto oculto.

Os cientistas acreditam que isso se deve a imperfeições no processo de fabricação de sua grade, o que poderá ser resolvido com novos experimentos.

"Nós acreditamos que, com uma fabricação mais precisa, a nossa técnica também deverá produzir um tapete de invisibilidade verdadeiro que trabalhe na faixa das micro-ondas e da parte visível do espectro, e também em um tamanho maior," diz a pesquisadora.

Bibliografia:

Homogeneous optical cloak constructed with uniform layered structures
Jingjing Zhang, Liu Liu, Yu Luo, Shuang Zhang, Niels Asger Mortensen
Optics Express
Apr. 25, 2011
Vol.: 19, Issue 9, pp. 8625-8631
DOI: 10.1364/OE.19.008625




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