Químicos criam metamateriais orgânicos para manipular a luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/07/2013

Em lugar de nanoantenas metálicas, a luz é manipulada por moléculas orgânicas, fabricadas inteiramente por meios químicos.
[Imagem: Langhals/Hofer/LMU]

O desenvolvimento de materiais sintéticos estruturados com propriedades eletromagnéticas incomuns, não encontradas na natureza, deu origem aos chamados metamateriais.

Os metamateriais já demonstraram seu valor ao proporcionar acesso a efeitos físicos de grande interesse tecnológico, que vão de mantos da invisibilidade dos mais diversos tipos até lentes capazes de projetar imagens no espaço livre.

Esses materiais sintéticos têm sido construídos principalmente com técnicas desenvolvidas pela nanotecnologia, usando metais e semicondutores para criar canais e antenas com dimensões na faixa dos nanômetros.

Mas talvez haja técnicas mais simples e mais fáceis de escalonar para uso industrial. Afinal, a natureza parte de estruturas muito menores para construir tudo o conhecemos na escala macro.

Metamateriais orgânicos

Foi pensando assim que Heinz Langhals e Alexander Hofer, da Universidade de Munique, na Alemanha, começaram a sintetizar metamateriais usando não as tradicionais nanoantenas metálicas, mas moléculas orgânicas.

Segundo eles, sua técnica orgânica tem várias vantagens em relação às nanoestruturas metálicas utilizadas até agora, entre as quais o fato de que os processos sintéticos são mais eficientes, os componentes resultantes são menores e as suas estruturas podem ser variadas à vontade.

A geometria especial necessária para cada metafunção é criada inteiramente por meios químicos.

"Nós utilizamos compostos orgânicos com os chamados sistemas de dupla ligação conjugados, que permitem que os elétrons circulem livremente dentro da molécula," explica Langhals.

As ressonâncias eletromagnéticas que caracterizam os metamateriais são geradas por cromóforos, que dão uma cor característica às moléculas usadas - e, o que é muito interessante, os cromóforos absorvem a luz na porção visível do espectro.

A característica essencial dessas moléculas sintetizadas é que elas contêm sistemas de elétrons dispostos em paralelo, separados por espaçadores que permitem o controle preciso das interações entre os cromóforos.

Essa configuração espacial altera as propriedades de refração dos materiais resultantes, gerando novos efeitos, como o índice de refração negativo que originou todas as pesquisas com os metamateriais.

Segundo os pesquisadores, os novos metamateriais orgânicos fornecem o fio com o qual um manto de invisibilidade prático poderá ser tecido no futuro - o tecido em si poderá, sugerem eles, ser montado com a ajuda de estruturas de cristais líquidos.

"Esses materiais têm uma ampla gama de usos potenciais e, talvez até mais interessante do que uma função simples de camuflagem, são as aplicações na área de tecnologia da informação baseada em luz - a fabricação de lentes ópticas ultrafinas, por exemplo. Podemos certamente esperar alguns desenvolvimentos interessantes no futuro," concluiu Langhals.

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