MADRID 3 jun. (EUROPA PRESS) -
Físicos da ETH Zurich apresentam na revista Advanced Materials uma lente "mágica" que converte luz infravermelha em luz visível ao reduzir pela metade o comprimento de onda da luz incidente.
As lentes são os dispositivos ópticos mais amplamente utilizados. As lentes das câmeras, por exemplo, produzem fotos ou vídeos nítidos ao direcionar a luz para um ponto focal. A rápida evolução da óptica nas últimas décadas é exemplificada pela transformação de câmeras convencionais volumosas nas câmeras compactas de smartphones atuais.
Mesmo as câmeras de smartphone de alto desempenho ainda exigem um conjunto de lentes que geralmente ocupam a parte mais grossa do telefone. Essa limitação de tamanho é um recurso inerente ao design clássico de lentes: uma lente espessa é essencial para desviar a luz e capturar uma imagem nítida no sensor da câmera.
Os principais avanços no campo da óptica nos últimos 10 anos buscaram superar essa limitação e encontraram uma solução: as lentes metálicas. Elas são planas, funcionam como lentes normais e não são apenas 40 vezes mais finas do que um fio de cabelo humano médio, mas também são leves, pois não precisam ser feitas de vidro.
Uma metassuperfície especial composta de estruturas com apenas cem nanômetros de largura e altura (um nanômetro é a bilionésima parte de um metro) muda a direção da luz. Usando essas nanoestruturas, os pesquisadores podem reduzir radicalmente o tamanho de uma lente e torná-la mais compacta.
Quando combinadas com materiais especiais, essas nanoestruturas podem ser usadas para explorar outras propriedades incomuns da luz. Um exemplo é a óptica não linear, em que a luz é convertida de uma cor para outra.
Um apontador laser verde funciona com base nesse princípio: a luz infravermelha passa por um material cristalino de alta qualidade e gera luz com metade do comprimento de onda - nesse caso, luz verde. Um material conhecido que produz esses efeitos é o niobato de lítio. Ele é usado no setor de telecomunicações para criar componentes que conectam eletrônicos a fibras ópticas.
Rachel Grange, professora do Institute of Quantum Electronics da ETH Zurich, está pesquisando a fabricação de nanoestruturas com esses materiais. Ela e sua equipe desenvolveram um novo processo que permite que o niobato de lítio seja usado para criar metalentes.
ELE FUNCIONA DE MANEIRA SEMELHANTE À PRENSA DE IMPRESSÃO DE GUTENBERG
Para seu novo método, a física combina síntese química com nanoengenharia de precisão. "A solução que contém os precursores dos cristais de niobato de lítio pode ser impressa ainda em estado líquido. Funciona de forma semelhante à prensa de Gutenberg", explica a coautora Ülle-Linda Talts, uma estudante de doutorado que trabalha com Rachel Grange. Quando o material é aquecido a 600 °C, ele adquire propriedades cristalinas que permitem a conversão da luz, como no caso da caneta a laser verde.
O processo tem várias vantagens. A produção de nanoestruturas de niobato de lítio é difícil com métodos convencionais, devido à sua excepcional estabilidade e dureza. De acordo com os pesquisadores, essa técnica é adequada para a produção em massa, já que um molde reverso pode ser usado várias vezes, permitindo que sejam impressos quantos metais forem necessários. Sua fabricação também é muito mais econômica e rápida do que a de outros dispositivos ópticos miniaturizados de niobato de lítio.
Usando essa técnica, os pesquisadores da ETH do grupo de Grange conseguiram criar os primeiros metalizados de niobato de lítio com nanoestruturas projetadas com precisão. Embora funcionem como lentes normais de foco de luz, esses dispositivos podem alterar simultaneamente o comprimento de onda da luz do laser. Quando a luz infravermelha com um comprimento de onda de 800 nanômetros é enviada através do metalente, a radiação visível com um comprimento de onda de 400 nanômetros emerge do outro lado e é direcionada para um ponto designado.
MÁGICA
Essa mágica de conversão de luz, como Rachel Grange a chama, só é possível graças à estrutura especial dos metalentes ultrafinos e sua composição de um material que permite o surgimento do que é conhecido como um efeito óptico não linear. Esse efeito não se limita a um comprimento de onda de laser definido, o que torna o processo muito versátil em uma ampla gama de aplicações.
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