Luz desaparece de um lado e reaparece do outro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/09/2003

A descoberta consiste em uma nova técnica de revestimento que permite que a tela capture e transmita mais luz através de seus poros microscópicos do que seria possível normalmente.
[Imagem: Williams et al./J.Phys.Chem]

Cientistas da Universidade de Ohio (Estados Unidos) descobriram uma forma de ampliar em até 1.000 vezes a absorção de luz por uma rede metálica, o que poderá abrir caminho para a fabricação de sensores químicos e instrumentos de laboratórios muito mais eficientes.

A descoberta consiste em uma nova técnica de revestimento que permite que a tela capture e transmita mais luz através de seus poros microscópicos do que seria possível normalmente.

Controlando a luz com gordura

James V. Coe e seus colegas também descobriram que, se a malha metálica for recoberta com moléculas de gordura, pode-se utilizar o calor para controlar a quantidade de luz que passa pela malha.

Os resultados foram apresentados por Coe e seu aluno Kenneth R. Rodriguez na reunião anual da American Chemical Society.

"Com o revestimento correto, nós descobrimos que podemos controlar precisamente o diâmetro dos buracos e a quantidade de luz transmitida. De fato, a malha age como uma chave óptica," explica Coe, referindo-se a dispositivos que controlam sinais de luz em optoeletrônica. "Com a adição de controles de calor, você pode chamá-la de chave termo-óptica."

A Universidade registrou dois pedidos de patente para a nova tecnologia e está procurando parceiros comerciais para seu aprimoramento. Uma das possibilidades de utilização é o estudo da interação entre colesterol e outras células, ou ainda o efeito do calor sobre o DNA.

Plasmons de superfície

O fenômeno de ampliação da luz foi descoberto em 1998 nos laboratórios da empresa NEC. Os pesquisadores perceberam que fileiras nanométricas de átomos de prata podem transmitir uma quantidade enorme de luz na forma de pacotes de energia chamados plásmons de superfície.

A palavra plasmon é uma junção e plasma e fóton. A luz é excitada e reaparece do outro lado da placa, em quantidade superior à prevista.

Os pesquisadores da Universidade de Ohio queriam saber se poderiam criar plasmons de superfície em outros metais, utilizando luz infravermelha ao invés de ultravioleta, como feito nos laboratórios da NEC. Para suas experiências, eles utilizaram uma malha metálica de níquel, disponível comercialmente. A olho nu, a malha metálica parece-se com uma fita metálica flexível. Suas perfurações têm menos do que 13 micrômetros de diâmetro.

Os plasmons de superfície estão na base de um campo emergente de pesquisas chamado Plasmônica.

Criando luz

Os pesquisadores tiveram que criar um método de cobrir a malha de níquel com uma camada de átomos de cobre. Como resultado dessa pesquisa, eles descobriram que poderiam refinar o processo para preencher as bordas das perfurações e estreitar os buracos para qualquer tamanho que eles desejassem.

Quando o tamanho dos buracos atingiu uma dimensão comparável àquele do comprimento de onda da luz que atingia a malha metálica, apareceram os plasmons de superfície.

Como os buracos normalmente cobrem 25 por cento da superfície, a malha deveria deixar passar apenas 25 por cento da luz que a atingia. Mas, nos testes, a placa transmitiu 75 por cento da luz, o que sugeria que a luz incidente sobre a malha estava sendo transmitida para o outro lado. É como se a placa perfurada sumisse com a luz de um lado e a fizesse reaparecer do outro lado, uma vez que não há área suficiente para que tanta luz atinja o outro lado.

Quando os pesquisadores adicionaram uma camada de gordura, mais especificamente moléculas obtidas da soja, a superfície absorveu ainda mais luz, atingindo até 1.000 vezes mais do que em qualquer outra experiência com plasmons.

As moléculas de gordura vegetal podem ser utilizadas para controlar a quantidade de luz passante devido ao seu formato. Em temperatura ambiente elas formam longas cadeias que permanecem retas sobre a superfície. Mas, à medida que a temperatura sobe, as cadeias se quebram, alterando a polarização da luz.

Em um processo ainda não totalmente entendido pelos pesquisadores, o processo funciona seguidamente desde que se mantenha as moléculas hidratadas, ou seja, desde que a temperatura não ultrapasse os 100º C.

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