Meta-átomos artificiais chegam à terceira dimensão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/11/2014

Detalhe microscópico do metamaterial 3D, cujo protótipo é um cubo de 4 mm de aresta.
[Imagem: Riken]

Metamateriais 3D

Pesquisadores japoneses conseguiram tirar os metamateriais 3D das dimensões micrométricas e trazê-los para onde os olhos conseguem ver.

O protótipo ainda parece pequeno, com seus 4 milímetros de lado, mas isto é muito mais do que o suficiente para manipular a luz visível nas formas estranhas que só os metamateriais conseguem fazer - e muito maior do que tudo o que se havia conseguido fazer até agora.

"Nós vislumbramos que a nossa técnica será um grande avanço para trazer os conceitos dos metamateriais para componentes reais, especialmente em frequências ópticas. A técnica de fabricação que criamos pode ser estendida para depositar várias camadas, permitindo construir meta-átomos tridimensionais ainda mais complexos, com interessantes propriedades ópticas," disse o Dr. Takuo Tanaka, dos Laboratórios Riken.

Embora o lado mais conhecido desses materiais artificiais sejam as superlentes, os mantos de invisibilidade e, mais recentemente, os espelhos magnéticos, a possibilidade de criar meta-átomos promete transformar o homem em criador de metamatéria.

E, para serem versáteis e realmente úteis, essas matérias artificiais precisam ser tridimensionais, e não apenas planas, na forma de revestimentos ou tecidos - os mantos de invisibilidade 3D feitos até agora ainda usam truques com metamateriais planos.

Os átomos artificiais são fabricados com técnicas da indústria microeletrônica, usando silício e um polímero.
[Imagem: Riken]

Meta-átomos

A equipe japonesa construiu seu metamaterial 3D usando litografia, uma técnica empregada pela indústria eletrônica para fazer circuitos integrados. Os meta-átomos - tecnicamente eles são chamados ressonadores em anel - são feitos de um polímero (PMMA) depositado sobre silício.

• Como fabricar um átomo artificial

Quando os anéis são retirados do silício, eles assumem uma conformação isotrópica quando girados em qualquer direção até um ângulo incidente de 40 graus.

Embora possam apresentar um índice negativo de refração, refratando a luz ao contrário do que fazem os materiais naturais, os metamateriais até agora eram tipicamente bidimensionais e anisotrópicos, o que significa que cada um deles é projetado para funcionar em uma determinada direção.

Já os materiais naturais tipicamente comportam-se do mesmo jeito em qualquer direção - por exemplo, a água em um copo funciona como um material isotrópico para a luz, ainda que a molécula de água seja assimétrica e anisotrópica.

Com metamateriais 3D isotrópicos, os pesquisadores acreditam ter agora em mãos o bloco fundamental para criar aplicações realmente práticas.

Mais tópicos