Objeto fica invisível esfriando-se água em seu interior

Redação do Site Inovação Tecnológica - 17/04/2015

O cilindro vai desaparecendo conforme a água em seu interior é esfriada.
[Imagem: Rybin et al. - 10.1038/srep08774]

Invisibilidade com água

Físicos russos e australianos construíram o primeiro sistema de invisibilidade que não depende dos metamateriais.

Os experimentos realizados até agora usam algum tipo de revestimento feito com materiais artificiais, normalmente recobertos com nanoantenas, que desviam as ondas eletromagnéticas, incluindo as ópticas, fazendo parecer que o objeto não está lá.

Mikhail Rybin e seus colegas da Universidade Itmo, na Rússia, usaram um conceito totalmente diferente para tornar um objeto cilíndrico homogêneo, sem qualquer revestimento, invisível às micro-ondas - todos os experimentos com invisibilidade começam com micro-ondas e, aos poucos, vão abarcando outros comprimentos de onda.

"Observamos esse efeito experimentalmente em micro-ondas empregando a alta permissividade dielétrica dependente da temperatura de um cilindro de vidro com água aquecida. Nossos resultados abrem uma nova rota para analisar a resposta óptica de nanopartículas dielétricas e da física da camuflagem," descreve a equipe.

O cilindro torna-se transparente sob comando, conforme os pesquisadores resfriam a água no seu interior, que passa de 90º C para 50º C.

Ressonância de Fano

Em essência, o experimento representa um análogo de um problema clássico do espalhamento de ondas a partir de uma esfera homogênea - conhecida como dispersão de Mie - cuja solução é conhecida há quase um século.

No entanto, esse problema clássico contém uma física incomum que se manifesta quando se trabalha com materiais com elevados índices de refração. Neste caso, a equipe usou água comum, cujo índice de refração pode ser controlada alterando sua temperatura.

Foto do experimento, realizado dentro de uma câmara anecoica.
[Imagem: ITMO University]

O elevado índice de refração está associado com dois mecanismos de dispersão das ondas eletromagnéticas: o espalhamento ressonante, relacionado com a localização da luz no interior do cilindro, e o espalhamento não-ressonante, caracterizado por uma dependência da frequência das ondas - a interação entre estes dois mecanismos é conhecida como ressonância de Fano.

O que a equipe descobriu é que, em determinadas frequências, as ondas que se espalham pelos mecanismos de ressonância e de não-ressonância têm fases opostas e são mutuamente destruídas, tornando assim o objeto invisível - o objeto no interior do qual a água está.

Aplicações práticas

A descoberta do fenômeno da invisibilidade em um objeto homogêneo e sem qualquer camada de revestimento adicional é importante do ponto de vista prático, sobretudo para o campo da eletrônica e da fotônica.

Como é muito mais fácil fabricar um cilindro homogêneo do que as estruturas mais complexas usadas até agora como antenas, a descoberta pode permitir o desenvolvimento de nanoantenas capazes de reduzir as interferências no interior dos circuitos eletrônicos, inclusive dentro dos próprios chips - tornar um objeto invisível significa torná-lo imune a qualquer interferência vinda do circuito ou fora dele.

Além disso, bastões minúsculos, litografados no próprio silício, poderiam ser utilizados como suportes para sistemas de nanoantenas conectando dois chips ópticos.

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