Cientistas criam novo material com magnetismo óptico na faixa dos terahertz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/03/2004

Uma equipe de engenheiros e físicos de duas Universidades norte-americanas e uma inglesa conseguiram criar um novo "metamaterial" que apresenta uma atividade magnética extremamente forte e ajustável, operando na freqüência dos terahertz. A pesquisa foi publicada no exemplar de Março da revista Science.

Há um crescente interesse na possibilidade de aplicações operando na freqüência dos terahertz, principalmente na geração de imagens biológicas e moleculares para fins medicinais, na identificação biomolecular de indivíduos, além de sensoriamento remoto e até na construção de aparatos que permitam a navegação de aviões e navios em condições e visibilidade zero.

"Criando uma atividade magnética no extremo das freqüências ópticas é o primeiro marco rumo à realização do magnetismo óptico, que não é encontrado em materiais naturais devido à falta de um magnético monopolo," explica o coordenador do projeto, Dr. Xiang Zhang. "Ele irá permitir que comecemos a desenvolver materiais e componentes que operam no hiato entre as freqüências ópticas e as freqüências de microondas. Ele abre as portas para novas aplicações em áreas como medicina, bio-sensores e imagens de segurança."

O campo dos metamateriais é essencialmente baseado na construção artificial de novos elementos pelos cientistas: os pesquisadores projetam e criam novos materiais que não existem na natureza, colocando neles o conjunto de propriedades desejadas. Manipulando a estrutura dos materiais, os cientistas podem criar derivações com propriedades que não existem no material original.

"A quantidade de materiais para ser trabalhada é ilimitada, apesar do relativamente pequeno número de elementos encontrados na natureza," explica o Dr. Zhang.

A atividade magnética dos materiais naturais tende a enfraquecer a altas freqüências, tornando difícil sustentar o magnetismo em freqüências ópticas. Para resolver esse problema, os cientistas criaram uma estrutura que aumenta a faixa de freqüência dos metamateriais em mais de duas ordens de magnitude.

As novas propriedades foram criadas abrindo-se um espaçamento que permite à estrutura apresentar ressonância a altas freqüências. Reproduzindo o efeito magnético em uma escala diminuta, os pesquisadores foram capazes de criar atividade magnética em freqüências ópticas utilizando o cobre, um material não magnético.

Os ressonadores foram construídos utilizando uma técnica de micro-fabricação capaz de efetuar auto-alinhamento do material. Esta técnica é chamada de processo de foto-proliferação e resulta em dispositivos com formatos e bordas bem definidos, além de alta densidade de preenchimento.

Antes que os pesquisadores possam tornar o novo material viável de um ponto de vista comercial, seu principal desafio é justamente aprimorar estas técnicas de fabricação, superando os atuais limites dos processos de micro-fabricação, além do espalhamento de elétrons que acontece sobre a superfície do material.

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