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Materiais Avançados

Hiperssuperfícies: A ascensão das paredes inteligentes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/04/2020

Hiperssuperfícies: A emergência das paredes inteligentes
Qualquer superfície programável poderá se tornar "inteligente", manipulando as ondas de rádio, luz e som conforme desejado.
[Imagem: Fraunhofer IZM]

Hiperssuperfícies

Há poucos dias, você viu como as metassuperfícies transformaram as antenas parabólicas em espelhos planos - uma metassuperfície consiste em uma placa plana composta por uma matriz de antenas especiais que manipulam as ondas de uma forma que nenhum material natural consegue.

Pois acaba de nascer a próxima geração dessas superfícies ativas, capazes de manipular ondas de todos os tipos, de luz e som a ondas sísmicas, de forma totalmente controlada.

A novidade está sendo chamada de "hiperssuperfície" por Costas Soukoulis e demais membros de um projeto financiado pela União Europeia, chamado VisorSurf, que anteviu o enorme impacto que os materiais artificiais podem ter sobre a tecnologia.

Apesar de extremamente promissoras, as metassuperfícies feitas até agora precisavam ser fabricadas especificamente para uma função especializada - uma antena, um instrumento científico ou a manipulação de luz dentro dos processadores, por exemplo.

As hiperssuperfícies apresentadas agora pela equipe europeia, por sua vez, são programáveis, agrupando em uma única metassuperfície uma série de funções eletromagnéticas, que podem ser controladas e reconfiguradas por software.

Hiperssuperfícies: A emergência das paredes inteligentes
Estrutura conceitual de uma hiperssuperfície.
[Imagem: Visorsurf]

Como as hiperssuperfícies funcionam

Os pesquisadores começaram modelando as diferentes maneiras pelas quais as diversas metassuperfícies tradicionais controlam as ondas eletromagnéticas. Eles então estudaram a interação entre essas funcionalidades para encontrar maneiras de combiná-las em uma única metassuperfície.

O material consiste em uma rede de antenas e controladores miniaturizados, construídos sobre o substrato em uma estrutura de matriz. Essa malha interligada permite que cada componente individual receba comandos de um programa via Wi-Fi, celular ou computador.

Os comandos são passados aos controladores, que por sua vez operam uma variedade de comutadores (chaves) para fazer alterações na hiperssuperfície, fornecendo as alterações necessárias ou desejadas em seu comportamento eletromagnético.

A equipe também está explorando o uso de um meio de controle baseado no grafeno - um nanomaterial com apenas um átomo de carbono de espessura - para fornecer um controle ainda mais preciso e lidar com comprimentos de ondas menores.

Para viabilizar o uso das hiperssuperfícies por não especialistas, a equipe está traduzindo os avançados conceitos físicos subjacentes à manipulação das ondas eletromagnéticas - como índices de refração negativos - por funções em uma biblioteca de software. Isso significa que qualquer desenvolvedor poderá usar as hiperssuperfícies para integrar recursos em seus aplicativos ou equipamentos, sem conhecimento prévio da física envolvida.

Hiperssuperfícies: A emergência das paredes inteligentes
Esquema de programação das superfícies inteligentes.
[Imagem: Visorsurf]

Ambientes inteligentes

A equipe prevê que essas superfícies programáveis permitirão vincular redes com objetos e ambientes físicos, criando sistemas inteligentes muito mais responsivos às demandas dos usuários. Paredes que absorvem radiação, reforcem sinais ou bloqueiam a escuta digital, carregamento sem fio a longa distância de dispositivos e sinais de Wi-Fi que não se degradam dentro de edifícios estão entre as muitas possibilidades.

De forma mais genérica, a possibilidade de programação de como as superfícies podem reagir às ondas eletromagnéticas terá uso em automação, operação remota de equipamentos, comunicações, imageamento médico e segurança.

"[Nosso trabalho] pode viabilizar ambientes inteligentes em qualquer escala, das comunicações sem fio em ambientes internos aos equipamentos de imageamento médico. As hiperssuperfícies [também] conseguiram trazer as capacidades das metassuperfícies para a internet das coisas," disse o professor Soukoulis, que é um dos criadores do que ele gosta de chamar de "materiais canhotos", porque esses materiais artificiais podem apresentar índices de refração negativos, o que permite que eles sejam usados para construir mantos de invisibilidade, por exemplo.







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