Nanopirâmides para manipular a luz não são mais obras faraônicas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 03/11/2017

A abertura no alto da pirâmide mede 0,000007 centímetro.
[Imagem: Molecular Foundry/Berkeley Lab]

Nano-óptica

Combinando velocidade com uma precisão incrível, engenheiros dos Laboratórios Berkeley, nos EUA, desenvolveram uma técnica para imprimir estruturas extremamente pequenas na ponta de uma fibra óptica, que é tão fina quanto um fio de cabelo humano.

Esses minúsculos dispositivos comprimem a luz e a manipulam de maneiras que não são possíveis pela óptica convencional.

A técnica, chamada de nanomoldagem sobre fibra, fabrica nanoestruturas 30 vezes mais rapidamente do que a abordagem do tipo escultura usada hoje.

A óptica em nanoescala pode ajudar a melhorar o design das células solares e dos semicondutores, e também a manipular reações químicas como mais precisão para sintetizar novos fármacos.

O problema é que até hoje essas estruturas são fabricadas manualmente, um trabalho de dedicação e arte feito sob a lente de um microscópio. A nova técnica ainda não opera em escala industrial, mas é um passo importante para isso.

O segredo da pirâmide está na forma como ela manipula a luz em seu interior - daí a importância do revestimento de ouro.
[Imagem: Giuseppe Calafiore et al. - 10.1038/s41598-017-01871-5]

Sonda campanário

A pirâmide usada nesta demonstração é um componente chamado "sonda campanário" - uma pirâmide de quatro lados, muito usada na arquitetura de igrejas -, que permite gerar imagens espectroscópicas com uma resolução 100 vezes maior do que a espectroscopia convencional.

O primeiro passo para sua fabricação consiste na criação de um molde com as dimensões precisas do dispositivo nano-óptico que se deseja imprimir. Para a sonda campanário isso significa um molde em nanoescala que inclui os quatro lados e o espaço de emissão de luz de 70 nanômetros no cume da pirâmide.

Depois que o molde é criado, ele é preenchido com uma resina e, em seguida, posicionado sobre a fibra óptica. Um feixe de luz infravermelha é enviado através da fibra, o que permite ajustar o alinhamento exato do molde em relação à fibra. Depois disso, a fibra é usada para transmitir luz ultravioleta, que endurece a resina. Um passo final de metalização cobre os lados da sonda com camadas de ouro.

Enquanto um dispositivo desses levava dias para ser construído pelo método de nanoescultura, a nova técnica permite fabricá-lo em poucos minutos.

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