Revestimento óptico absorve e reflete a mesma cor

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2021

O material poderá ser usado para tornar os painéis solares capazes de aproveitar a luz e o calor do Sol.
[Imagem: J. Adam Fenster/Universidade Rochester]

Reflexão e absorção simultâneas

Segundo as teorias tradicionais da óptica, um material adquire sua cor característica ao refletir um determinado comprimento de onda e absorver os demais.

Mas um novo material apresenta pela primeira vez a capacidade de absorver e transmitir o mesmo comprimento de onda.

"Antes da nossa tecnologia, o único revestimento que poderia fazer isso era um espelho dielétrico multicamadas, que é muito mais espesso, sofre de forte dependência angular e é muito mais caro de fazer. Assim, nosso revestimento pode ser uma alternativa de baixo custo e alto desempenho. A estreiteza da luz refletida é importante porque queremos ter um controle muito preciso do comprimento de onda," disse o professor Chunlei Guo, da Universidade de Rochester (EUA).

Revestimentos ópticos têm sido largamente usados para refletir melhor certos comprimentos de onda da luz ou, inversamente, para transmitir melhor certos comprimentos de onda através deles. Por exemplo, os revestimentos de óculos refletem ou bloqueiam a luz azul prejudicial e os raios ultravioleta.

Mas, até agora, nenhum revestimento óptico conseguia refletir e transmitir simultaneamente a mesma cor - ou comprimento de onda.

Com o seu novo material, a equipe vislumbra algumas aplicações muito interessantes, por exemplo, para separar as bandas térmica (calor) e óptica (luz) do espectro solar, o que pode melhorar a eficácia de uma vertente da energia solar que usa painéis híbridos termoelétricos.

Ressonância de Fano

O segredo do material está na ressonância de Fano (Ugo Fano [1912-2001]), um fenômeno de espalhamento ressonante de ondas observado pela primeira vez como um princípio fundamental da física atômica envolvendo elétrons. Posteriormente, descobriu-se que o mesmo fenômeno pode ser observado em sistemas ópticos, mas seu aproveitamento envolve projetos complexos demais para uso prático.

A equipe de Guo agora descobriu uma maneira mais simples de aproveitar a ressonância de Fano em seus revestimentos ópticos.

Eles aplicaram uma fina película do elemento semicondutor germânio, com 15 nanômetros de espessura, sobre uma superfície metálica, criando uma superfície capaz de absorver uma ampla faixa de comprimentos de onda. A combinação desse material com uma cavidade que suporta uma ressonância de banda muito estreita produz uma ressonância Fano que é capaz de refletir uma faixa muito estreita de luz - em outras palavras, uma cor bastante pura.

Mais tópicos