Batido recorde de índice negativo de refração

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/09/2012

Fotografia (esquerda) e esquema (direita) do metamaterial 2DEG.
[Imagem: Yoon et al./Nature]

Índice de refração "super negativo"

O grande interesse nos metamateriais surgiu quando se demonstrou que eles podem dar à luz um índice de refração negativo, ou seja, eles fazem a luz virar para o "lado errado" ao passar de um meio para outro.

Foi por isso que, quando o primeiro deles foi fabricado, em 2004, os cientistas os chamaram de materiais canhotos.

Agora, Donhee Ham e seus colegas da Universidade de Harvard bateram todos os recordes nessa "canhotice": eles fabricaram um metamaterial com um índice de refração de -700.

Isto é centenas de vezes acima do recorde anterior de refração negativa, o que significa que quase todos os feitos dos metamateriais apresentados até hoje passam a ter potencial de serem otimizados por uma grandeza equivalente.

"Este trabalho pode levar a ciência e a tecnologia dos materiais com índice de refração negativo para uma escala de miniaturização incrível, confinando esses manipuladores de luz em uma área 10.000 vezes menor do que os metamateriais de índice negativo haviam conseguido até agora," disse Ham.

Indutância cinética e indutância magnética

Para conseguiu tal otimização, os pesquisadores trabalharam com a indutância cinética, em vez da indutância magnética, como se vinha fazendo - a indutância cinética é a manifestação da aceleração dos elétrons sujeitos a um campo elétrico.

"A indutância magnética representa a tendência do mundo eletromagnético resistir a mudanças, de acordo com a Lei de Faraday," explica Ham. "A indutância cinética, por outro lado, representa a relutância a mudanças no mundo mecânico, de acordo com a Lei de Newton."

Os meta-átomos foram feitos com um sanduíche de dois semicondutores - arseneto de gálio e arseneto de gálio-alumínio - que formam em sua interface um "gás eletrônico" bidimensional (2DEG: 2-D electron gas), onde os elétrons são acelerados.

O protótipo funcionou a apenas 20 Kelvin, mas os pesquisadores afirmam que ele poderá funcionar a temperatura ambiente trabalhando com ondas terahertz e usando grafeno, no qual os elétrons se comportam como se não tivessem massa.

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