Nanotecnologia tapa o Sol com a peneira

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/10/2012

Um material praticamente transparente, que absorva a luz visível e deixa de fora o calor é um sonho longamente perseguido pelos cientistas.
[Imagem: Ghenuche et al./PRL]

Nanotela

Ela é literalmente uma peneira, ou uma tela, construída com fios muito finos, de forma a criar uma malha muito precisa.

É claro que, dadas as dimensões, tudo deveria receber o prefixo nano: nanopeneira, nanotela, nanofios e nanomalha.

Mas o que importa é que a nanopeneira tem 15% de sua área coberta pelos fios, sendo 85% espaços vazios.

Ainda assim, ela consegue bloquear quase 100% da luz de um comprimento de onda específico que incide sobre ela.

A nanotela foi criada por Petru Ghenuche e seus colegas do Laboratório de Fotônica e Nanoestruturas em Marcoussis, na França.

Segundo eles, é uma "nanotela fotônica", com possibilidades de aplicações em todos os campos da óptica, incluindo filtros de luz e sensores.

Rede de Bragg

Embora pareça absolutamente estranho que um material que é quase todo espaço vazio possa bloquear a luz, essa possibilidade havia sido teorizada há vários anos.

A grande dificuldade era tecnológica, ou seja, como construir o material que os teóricos haviam calculado, o que exige uma precisão muito grande.

A nanotela foi construída com fios de nitreto de silício muito uniformes, medindo 500 nanômetros de espessura e postos paralelamente a uma distância de 3 micrômetros um do outro.

O resultado é uma espécie de "rede de Bragg", pequenas grades difrativas usadas para manipular a luz em diversas situações - a diferença é que a nanotela é 2D, enquanto as redes de Bragg são 3D.

Um dos espelhos mais eficientes já construídos é baseado em uma rede de Bragg.
[Imagem: Michael Huang/UC Berkeley]

Espalhamento da luz

O princípio de funcionamento da nanotela também difere de outras formas de manipulação da luz em nanoescala, que geralmente utiliza fios e superfícies metálicas para tirar proveito dos plásmons de superfície.

A nanotela, que é feita de um material semicondutor, funciona como um cristal, com os fios agindo como uma camada atômica que interfere com a luz.

A luz incidente inicialmente é refletida por um nanofio; a seguir, o resultado dessa reflexão é refletido pelos nanofios ao redor, e assim por diante.

Isso cria ondas de interferência construtiva que multiplicam o processo de espalhamento da luz no plano da nanotela, impedindo a passagem da luz de um comprimento de onda específico.

Tapando as cores da luz

A configuração fabricada pelos pesquisadores é precisa para bloquear a luz infravermelha, que é quase inteiramente refletida pelo material.

Assim, não é de todo correto afirmar que a nanopeneira pode "tapar o Sol", uma vez que cada configuração vai bloquear um comprimento de onda específico.

Mas um material praticamente transparente, que possa absorver a luz visível e deixar de fora o calor, é um sonho longamente perseguido pelos cientistas.

Além de filtrar a luz, isso torna possível, por exemplo, evitar danos a células solares ou permitir a criação de janelas de vidro que deixem passar a claridade, mas não o calor.

Como o processo de fabricação da nanopeneira é complicado e delicado, essas aplicações mais corriqueiras terão que esperar por técnicas mais práticas.

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