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Lentes planas estão focando seu celular

O futuro é plano... para as lentes
Embora várias equipes já tenham demonstrado suas próprias versões de lentes planas, agora se mostrou os ganhos de usar duas metassuperfícies (esquerda) superpostas, em comparação com uma só (direita).[Imagem: Caltech]

O futuro é plano... para as lentes

Não há mais dúvidas de que as lentes estão na fronteira entre duas eras: um passado de lentes de vidro grossas e pesadas está dando lugar a um futuro de lentes planas e ultrafinas.

Já largamente demonstradas em escala de laboratório, as lentes planas parecem prontas para ir para os aparelhos eletrônicos.

A versão mais recente, feita a pedido da Samsung, acaba de ser criada por uma equipe da Universidade de Tecnologia da Califórnia.

A lente plana foi feita empilhando duas metassuperfícies. Metassuperfícies são folhas finas de material cujas propriedades eletromagnéticas podem ser alteradas sob demanda - elas são derivações dos metamateriais. Neste caso, as duas metassuperfícies são recobertas com cilindros de silício menores do que um micrômetro, que alteram o modo como a luz passa por eles.

Superfície fotônica

Uma lente clássica, feita de vidro ou plástico, tem uma forma curva que desvia o caminho da luz que entra por ela em direção a um único ponto focal. Isto ocorre porque a luz viaja mais rapidamente através do vidro mais fino, nas bordas da lente, do que através do vidro mais grosso, no centro.

As metassuperfícies fazem este mesmo trabalho usando nanoestruturas, neste caso, cilindros de silício com 600 nanômetros de altura e com diâmetros variáveis, mas também na casa das centenas de nanômetros - para comparação, um fio de cabelo humano tem mais ou menos 100.000 nanômetros de diâmetro.

Cada metassuperfície é recoberta por dezenas de milhões desses nanopostes. A luz viaja mais rapidamente através dos nanopostes com diâmetros menores do que através dos nanopostes com diâmetros maiores. Desta forma, controlando a largura dos nanopostes é possível ajustar com precisão o trajeto da luz que passa através da metassuperfície.

O resultado são lentes planas e extremamente finas.

O futuro é plano... para as lentes
As lentes planas são muito pequenas, tornando-as adequadas para equipamentos miniaturizados. [Imagem: Caltech]

O foco está nos celulares

Os protótipos conseguem capturar e focalizar a luz em uma faixa de 70 graus, o que, pela primeira vez, tornou a tecnologia útil para uso prático em câmeras e microscópios.

"Metassuperfícies como estas podem ser facilmente produzidas em massa, da mesma forma que os chips de computador. Isso significa que é uma maneira barata e facilmente escalonável para produzir lentes minúsculas, com apenas alguns milímetros de diâmetro," disse Amir Arbabi, membro da equipe.

Seguindo o projeto em parceria com a Samsung, a equipe pretende agora fabricar os primeiros protótipos de câmeras e microscópios para testes de funcionalidade.

Bibliografia:

Miniature optical planar camera based on a wide-angle metasurface doublet corrected for monochromatic aberrations
Amir Arbabi, Ehsan Arbabi, Seyedeh Mahsa Kamali, Yu Horie, Seunghoon Han, Andrei Faraon
Nature Communications
Vol.: 7, Article number: 13682
DOI: 10.1038/ncomms13682




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