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Materiais Avançados

Luz agora pode ser guiada em qualquer direção

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/09/2013

Luz agora pode ser guiada em qualquer direção
Estruturas baseadas nos quasicristais estão sendo usadas para manipular a luz como se ela fosse água.
[Imagem: Paul Steinhardt Group]

Primeiro os cientistas fizeram a luz fluir por ruas ópticas, depois ensinaram-na a fazer conversões em U e, finalmente, a guiar por caminhos complexos.

Com a ajuda dos metamateriais, já existe até um componente óptico que decide para onde virar a luz.

O supra-sumo dessa tecnologia parece ter emergido agora, na forma de um material que guia a luz em qualquer direção.

A aparente mágica é possível graças a um novo tipo de cristal fotônico criado por Weining Man e seus colegas da Universidade Estadual de São Francisco, nos Estados Unidos.

Cristais fotônicos

Normalmente os cristais fotônicos são superfícies com padronagens altamente ordenadas, feitas em nanoescala.

Existem materiais naturalmente fotônicos, como os que geram a iridescência nas asas de borboletas e outros insetos.

Mas os materiais fotônicos artificiais geralmente se baseiam na reflexão da luz em camadas de estruturas cristalinas, como os cristais de silício, sobre os quais são esculpidas redes geometricamente precisas.

A novidade é que Weining Man fabricou um cristal fotônico cuja estrutura é desordenada, o que permite fugir da padronização geométrica tradicional.

Usando bastões de alumínio para criar um labirinto precisamente projetado, Man criou o que ela chama de estrutura fotônica desordenada hiperuniforme.

Ao contrário da estrutura precisa de um cristal, o material é desordenado e, portanto, não se limita a uma simetria rotacional específica - como a encontrada nos azulejos do banheiro, por exemplo.

Isto significa que esse novo tipo de cristal fotônico pode ser construído para ser isotrópico, ou seja, ter a mesma aparência em todas as direções.

Luz agora pode ser guiada em qualquer direção

[Imagem: Weining Man et al./Optics Express]

Canalizando a luz

Esta combinação de características, afirma Man, "cria uma plataforma de forma livre, de maneira que podemos escolher qualquer tipo de flexão ou curva para dirigir o fluxo da luz."

Como o material é idêntico em todas as direções, ele tem as mesmas propriedades fotônicas em todas as direções.

Assim, o novo material permite guiar a luz de forma arbitrária, seja em rotas curvas e onduladas, seja em guinadas "secas" nos graus desejados.

Embora aplicações práticas desse novo tipo de cristal fotônico estejam distantes, sua fabricação é uma demonstração de que o conceito de luz canalizada não é assim tão inalcançável.

Além de painéis solares mais eficientes e novas tecnologias de telas e monitores, esses guias de luz de formato livre poderão ser incorporados no interior de outros materiais, permitindo construir circuitos ópticos para processamento de sinais e telecomunicações.

Bibliografia:

Artigo: Isotropic band gaps and freeform waveguides observed in hyperuniform disordered photonic solids
Autores: Weining Man, Marian Florescu, Eric Paul Williamson, Yingquan He, Seyed Reza Hashemizad, Brian Y. C. Leung, Devin Robert Liner, Salvatore Torquato, Paul M. Chaikin, Paul J. Steinhardt
Revista: Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published online before print
DOI: 10.1073/pnas.1307879110






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