Lentes planas agora reconfiguráveis como telas de cristal líquido

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/09/2020

As metalentes são planas e microscópicas - e agora podem ser reajustadas em tempo real, de acordo com a aplicação.
[Imagem: Giuseppe Strangi/Federico Capasso]

Metalentes

Por mais de 500 anos, os humanos dominaram a arte de refratar a luz transformando o vidro em lentes e, em seguida, curvando ou combinando essas lentes para amplificar e clarificar imagens próximas e distantes, criando de microscópios a telescópios.

Mas, na última década, o que começou como uma curiosidade matemática transformou-se em um novo campo de estudos, conhecido como óptica transformacional, dando origem a materiais artificiais capazes de manipular a luz de um modo que nenhum material natural consegue - fazendo coisas como índices de refração negativos, por exemplo.

Foi então que surgiram os metamateriais e as metassuperfícies, com antenas microscópicas difratando e moldando os feixes de luz da mesma forma que uma lente de vidro, mas sem as aberrações que naturalmente limitam o vidro, porque, entre outras coisas, elas são lentes planas - uma equipe brasileira recentemente construiu sua própria versão dessas metalentes.

As metalentes mudaram o campo da óptica porque permitem projetar a frente de onda controlando a fase, a amplitude e a polarização da luz. Mas, assim como uma lente de vidro é fabricada com as características que se espera delas, as metalentes funcionam sempre do jeito previsto em sua construção.

Metalentes reconfiguráveis

Mas isso agora mudou, graças ao trabalho de Andrew Lininger e uma equipe das universidades Case Western e Harvard, nos EUA: eles tornaram as metalentes ainda mais úteis tornando-as reconfiguráveis, ou seja, agora é possível ajustar o comportamento da lente depois que ela está pronta.

Lininger fez isso aproveitando forças em nanoescala para infiltrar cristais líquidos entre as nanoantenas - os pilares microscópicos que dão funcionalidade aos metamateriais, metassuperfícies e metalentes. A seguir, esses cristais líquidos são usados para moldar e difratar a luz de maneiras completamente novas, por exemplo, ajustando o foco da lente.

Os cristais líquidos - usados em todas as telas - são especialmente úteis porque podem ser manipulados termicamente, eletricamente, magneticamente ou opticamente, o que cria o potencial para lentes flexíveis ou reconfiguráveis.

A mesclagem dos cristais líquidos com as metassuperfícies oferece uma alternativa às microlentes de cristal líquido desenvolvidas recentemente por uma equipe chinesa.

Protótipos das metalentes reconfiguráveis.
[Imagem: Giuseppe Strangi/Federico Capasso]

Rumo à indústria

"Esse é apenas o primeiro passo, mas as possibilidades de uso dessas lentes são muitas e já fomos procurados por empresas interessadas nessa tecnologia," anunciou o professor Giuseppe Strangi, um dos coordenadores da pesquisa.

O interesse deverá ser realmente grande, uma vez que a mesclagem com cristais líquidos elimina talvez a única limitação das metassuperfícies, que é sua forma fixa. A possibilidade de reconfiguração dos efeitos ópticos não apenas rompe com essa limitação, como também abre novas possibilidades de uso.

A expectativa é que lentes cada vez menores e mais nítidas possam chegar rapidamente às câmeras de celulares, sensores, linhas de fibra óptica, aparelhos de imageamento médico, endoscópios e muito mais.

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