Criadas ondas de luz que atravessam materiais opacos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/04/2021

Com a luz invariante, as imagens chegam ao outro lado tanto através de um vidro transparente, quanto de um material totalmente opaco.
[Imagem: Pritam Pai et al. - 10.1038/s41566-021-00789-9]

Transformando opaco em transparente

Em termos bem simples, um material é transparente quando as partículas de luz não têm energia suficiente para excitar seus elétrons, o que faz com que os fótons passem sem perturbar ninguém e sem serem grandemente perturbados. É o que acontece com o vidro, por exemplo.

Nos materiais opacos, ao contrário, os fótons têm energia suficiente para encarar os elétrons, sendo ou absorvidos ou refletidos.

Mas Pritam Pai e colegas das universidades Tecnológica de Viena, na Áustria, e Utrecht, nos Países Baixos, deram um jeito nisso.

Eles criaram um tipo especial de onda de luz que praticamente não é afetada por qualquer meio sólido desordenado, seja o vidro de uma janela, seja o tijolo de uma parede.

É meio que um jeito de transformar materiais sólidos em transparentes sem mexer na estrutura dos próprios materiais.

Modos invariantes de dispersão da luz

Esse novo tipo de "onda de luz indestrutível" é chamado pelos pesquisadores de "modos invariantes de dispersão da luz".

Para criar essas ondas de luz que penetram em materiais opacos, primeiro é necessário caracterizar com precisão o material que se deseja observar - a equipe usou pó de óxido de zinco, um pó branco formado por nanopartículas totalmente desordenadas.

Para isso, os pesquisadores dispararam ondas de luz de formato bem conhecido através da amostra e mediram tudo o que chegava do outro lado. A partir desses dados, foi possível concluir como qualquer outra onda seria alterada por este meio.

Mais do que isso, torna-se possível calcular especificamente qual padrão de onda é alterado pelo material exatamente como se o espalhamento de onda estivesse totalmente ausente.

Por mais especiais e raros que sejam esses modos de luz de dispersão invariante, com o número teoricamente ilimitado de ondas de luz possíveis, ainda é possível encontrar muitos deles. E, combinando vários deles da maneira correta, torna-se então possível obter a forma de onda original novamente.

"Como pudemos mostrar, há uma classe muito especial de ondas de luz - os chamados modos invariantes de espalhamento de luz, que produzem exatamente o mesmo padrão de onda no detector, independentemente de a onda de luz ter sido enviada apenas pelo ar ou se teve que penetrar na complicada camada de óxido de zinco," contou o professor Stefan Rotter.

Imagens de galáxias e de células

A equipe demonstrou sua técnica transmitindo uma imagem astronômica através da camada opaca de óxido de zinco.

"Pelo menos dentro de certos limites, você é bastante livre para escolher qual imagem você quer enviar sem interferência através do objeto," disse Jeroen Bosch, membro da equipe. "Para o experimento nós escolhemos uma constelação como exemplo: a Ursa Maior. E, de fato, foi possível determinar a onda de dispersão invariante que envia uma imagem da Ursa Maior para o detector, independentemente de uma onda de luz ser espalhada pela camada de óxido de zinco ou não. Para o detector, o feixe de luz parece quase o mesmo em ambos os casos. "

Segundos os pesquisadores, esta técnica poderá ser utilizada em diversos sistemas de imageamento biológico e médico, uma vez que é possível configurar as ondas de luz para que elas enxerguem ou iluminem pontos específicos no interior de uma célula, por exemplo.

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