Mantos da invisibilidade ficam melhores na teoria e na prática

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/11/2013

Os "defeitos" previstos pelos dois teóricos - um maior espalhamento das diversas frequências da luz - só poderiam ser detectados por equipamentos de laboratório extremamente sensíveis.
[Imagem: Monticone/Alú/PRX]

Problema e solução na teoria

Embora estejam avançando rapidamente, pode haver um grande empecilho no caminho dos mantos de invisibilidade.

Na forma como vêm sendo desenvolvidos, quando atingirem um nível de aplicabilidade maior, os mantos da invisibilidade poderão na verdade tornar os objetos ainda mais visíveis, e não invisíveis.

Esta é a conclusão a que chegaram Francesco Monticone e Andrea Alù, da Universidade do Texas, nos Estados Unidos, depois de comparar as diversas técnicas de camuflagem em desenvolvimento.

Segundo seus cálculos, embora todos os conceitos de camuflagem tenham o potencial para tornar os objetos invisíveis para frequências eletromagnéticas específicas, quando forem integrados para operar em todo o espectro, o espalhamento combinado da luz será sempre maior do que o espalhamento gerado pelo objeto original não camuflado.

Mas eles não interromperam seu trabalho aí: a dupla encontrou pelo menos duas soluções para resolver este problema.

Manto da invisibilidade perfeito

A primeira solução transforma os tradicionais metamateriais em elementos ativos, enquanto a segunda propõe uma abordagem passiva, usando camadas de materiais supercondutores - esta bem menos prática, já que os supercondutores exigem temperaturas criogênicas para funcionar.

A abordagem ativa, usando metamateriais, usa amplificadores especialmente posicionados para controlar as ondas eletromagnéticas que percorrem o manto da invisibilidade.

O problema é que os componentes passivos dos metamateriais têm uma impedância que cresce com a frequência, o que resulta em faixas de operação muito estreitas e um espalhamento global da luz - de todas as frequências da radiação eletromagnética - que aumenta com a ampliação do espectro de operação.

Usando componentes ativos, contudo, esse fenômeno pode ser contornado, mantendo a possibilidade de criação de mantos da invisibilidade do tipo daqueles vistos em filmes de ficção científica.

O professor Ulf Leonhardt, um dos pioneiros na área de metamateriais e camuflagens, acredita que os dois teóricos estão tratando com "preciosismos".

Embora um manto da invisibilidade perfeito possa ser fisicamente impossível, uma invisibilidade "matematicamente imperfeita" pode ser mais do que suficiente, defende Leonhardt.

O manto da invisibilidade ativo usa antenas para tornar um objeto invisível para as ondas de rádio.
[Imagem: University of Toronto]

Invisibilidade prática

Alon Ludwig e seus colegas da Universidade de Toronto, no Canadá, não ficaram só na teoria, e já construíram o primeiro manto da invisibilidade ativo.

O novo aparelho é muito fino em relação aos experimentos anteriores, pode ser adaptado para diferentes formatos e tamanhos de objetos e, mais importante, é escalonável, ou seja, pode ser construído no tamanho que se desejar.

O manto da invisibilidade ativo possui pequenas antenas que trabalham de forma coletiva para gerar um campo eletromagnético que cancela qualquer onda que esteja se espalhando a partir do objeto.

"Nós usamos uma abordagem de engenharia elétrica, mas é isso que nos deixou mais entusiasmados: o aparelho é muito prático," disse o professor George Eleftheriades, coordenador da equipe.

Quando a luz se reflete em um objeto, essa luz chega até seus olhos, e você vê o objeto. As antenas criam uma "camada" de ondas eletromagnéticas que envolvem o objeto, cancelando qualquer onda que se reflita nele, impedindo que a luz chegue aos seus olhos - ou seja, o objeto fica invisível.

O dispositivo fica muito fino, bem mais fino do que as placas de metamateriais usados até agora - a rigor, pequenas antenas podem ser impressas em materiais flexíveis, o que torna esse manto da invisibilidade de fato um manto.

Invisibilidade para ondas de rádio

O protótipo ainda não funciona "magicamente": as antenas precisam ser ajustadas manualmente para cada frequência eletromagnética a ser cancelada, o que significa que o manto da invisibilidade ativo também só funciona para comprimentos de onda específicos, um de cada vez.

Contudo, é possível usar vários mantos com antenas ajustadas para cobrir vários comprimentos de onda simultaneamente.

O protótipo torna um cilindro metálico invisível às ondas de rádio, usando apenas uma camada de antenas.

Mas os dois trabalhos tornam a área muito mais promissora.

Afinal, com base nos cálculos dos teóricos, e no sucesso da primeira demonstração prática, é de imaginar que o manto da invisibilidade possa ser construído de tal forma que as antenas funcionem também no papel de receptoras - como sensores -, ajustando o funcionamento do manto para diferentes ondas em tempo real.

Um mecanismo desse tipo já existe, por exemplo, no sistema de cancelamento de ruído dos fones de ouvido.

Segundo os pesquisadores, além das aplicações mais divulgadas, como esconder as coisas, qualquer que seja o objetivo, a tecnologia de camuflagem e invisibilidade poderá ter usos em diversas áreas.

Uma das mais promissoras não exige nem mesmo mantos da invisibilidade de grande largura de banda - tornar edifícios e outras estruturas "invisíveis" para as ondas emitidas pelas antenas de telefonia celular e redes Wi-Fi.

O sistema também pode alterar a "assinatura" de um objeto camuflado, fazendo-o parecer maior, menor, ou até mesmo deslocando-o no espaço.

"Há mais aplicações para rádio do que para luz," disse Eleftheriades. "É apenas uma questão de tecnologia - você pode usar o mesmo princípio para a luz, e a tecnologia das antenas é uma área quente para pesquisarmos."

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