Quase-cristais tridimensionais conseguem manipular a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/07/2005

Os quase-cristais foram construídos de minúsculas esferas de vidro, cada uma com dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz visível.
[Imagem: David Grier/Yael Roichman]

Estruturas que não se repetem

Físicos da Universidade de Nova Iorque, Estados Unidos, utilizaram um método inovador para criar quase-cristais tridimensionais, estruturas altamente ordenadas que, ao contrário dos cristais normais, nunca se repetem.

Quase-cristais metálicos, criados a partir de ligas metálicas exóticas, já mostraram ter um grande potencial para serem utilizados como meio de armazenamento de hidrogênio, mais eficientes dos que os cristais.

Sua estrutura, que nunca se repete, tem também o potencial para aumentar muito a resistência de produtos industriais.

Mas os quase-cristais agora criados, utilizando-se técnicas da nanotecnologia, foram feitos de vidro e plástico, o que os fazem apresentar propriedades ópticas inovadoras.

O trabalho, de autoria dos cientistas David Grier e Yael Roichman, foi publicado no último exemplar do periódico Optics Express.

Bandgaps fotônicas

Os novos quase-cristais foram construídos de minúsculas esferas de vidro, cada uma com dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz visível, justapostas em configurações precisas, definidas matematicamente.

Da mesma forma que as estruturas cristalinas responsáveis pela iridescência das opalas e das asas das borboletas, esses aglomerados de esferas quase-cristalinas difratam diferentes comprimentos de ondas da luz para diferentes direções, criando um reflexo parecido com um arco-íris.

Para estruturas particulares - e comprimentos de onda específicos -, entretanto, os quase-cristais não oferecem nenhum caminho para a luz. Isto produz "falhas" no arco-íris, conhecidas como "bandgaps" fotônicas, que podem ser manipulados para se criar interruptores para a luz.

Por exemplo, quando construídos em estruturas com dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz, essa propriedade dos quase-cristais permitirá a manipulação da luz de forma muito parecida com aquela pela qual os transistores manipulam os elétrons.

Quase-cristais tridimensionais

Isso já havia sido demonstrado por outros pesquisadores, utilizando estruturas bidimensionais. Agora é a primeira vez que alguém consegue construir os quase-cristais tridimensionais, o que permitirá a exploração de todo o potencial de suas propriedades únicas.

Para construir seus quase-cristais, os pesquisadores utilizaram uma técnica chamada aprisionamento óptico holográfico, que permite a manipulação de objetos medindo apenas alguns nanômetros de largura, mas com até várias centenas de micrômetro de comprimento.

Essas pinças ópticas permitem que os cientistas organizem objetos microscópicos em qualquer configuração, com altíssima precisão.