Vêm aí as telas de metassuperfície, com super-resolução e baixo consumo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/03/2023

A parte esquerda da imagem mostra os componentes fabricados pela equipe, e a direita mostra a comutação dos píxeis de metassuperfície conectados a uma placa de circuito impresso.
[Imagem: Kamali et al. - 10.1038/s41377-023-01078-6]

Além das telas LCDs

Desde as primeiras gerações de telas planas até as atuais telas de LED, em suas diversas vertentes, são quase sempre moléculas de cristal líquido as responsáveis por ligar ou desligar a luz que cria as imagens em nossos monitores e TVs.

São essas células de cristal líquido que determinam a dimensão dos píxeis - logo, a resolução da tela - e elas desempenham um papel significativo no gerenciamento do consumo de energia do aparelho.

Mas podemos estar no limiar de uma nova revolução tecnológica, em que essas telas de cristal líquido (LCDs: Liquid Crystal Displays) serão substituídas por uma geração de telas mais finas, mais energeticamente eficientes e com resoluções muito, muito maiores.

Embora as metassuperfícies já venham prometendo telas melhores há muito tempo, agora uma equipe da Austrália e do Reino Unido construiu um protótipo que demonstra na prática que as metassuperfícies podem oferecer benefícios significativos em relação aos monitores atuais, controlados por cristais líquidos.

Luminescência e detalhes da matriz de furos que compõe a metassuperfície.
[Imagem: Kamali et al. - 10.1038/s41377-023-01078-6]

Telas de metassuperfície

As células de metassuperfícies - que têm capacidade de ajuste e propriedades extraordinárias de dispersão de luz - substituem a camada de cristal líquido e dispensam os polarizadores, que são responsáveis por uma grande quantidade de perda na intensidade de luz e pelo uso de energia nos monitores.

As metassuperfícies são 100 vezes mais finas do que as células de cristal líquido, oferecem uma resolução 10 vezes maior e consomem 50% menos energia.

"Abrimos o caminho para quebrar uma barreira tecnológica, substituindo a camada de cristal líquido nas telas atuais por uma metassuperfície, permitindo-nos fabricar telas planas acessíveis sem cristais líquidos," disse o professor Mohsen Rahmani, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.

A equipe demonstrou que os píxeis podem ser programados eletricamente e a luz pode ser chaveada quase 20 vezes mais rápido do que o tempo de reação humana, o que é feito alterando a temperatura do material.

"Mais importante ainda, nossa nova tecnologia pode levar a uma enorme redução do consumo de energia - esta é uma excelente notícia, dado o número de monitores e aparelhos de TV sendo usados em residências e empresas todos os dias. Acreditamos que é hora de os monitores LCD e LED sejam eliminados, da mesma forma que as antigas TVs de tubo de raios catódicos (CRT) o foram nos últimos dez a 20 anos," disse Rahmani.

Modo de operação (ligando e desligando a luz) dos furos que formam a metassuperfície.
[Imagem: Kamali et al. - 10.1038/s41377-023-01078-6]

Metassuperfícies

Metassuperfícies são matrizes planas de minúsculas antenas, cada uma em escala micro ou nano, que permitem captar, dirigir ou emitir ondas de uma forma que não era possível uma década atrás.

Elas são a versão 2D dos metamateriais, que começaram chamando a atenção para curiosos mantos de invisibilidade, mas que hoje já envolvem camuflagens contra terremotos e tsunamis e até a capacidade de fazer computação sem processador.

As metassuperfícies são compostas de arranjos periódicos de meta-átomos em várias escalas, tipicamente menores do que a onda que se deseja manipular. Os meta-átomos, que funcionam como antenas ao interagir com as ondas, são feitos de materiais comuns.

Contudo, quando dispostos de maneira periódica, a superfície que esses meta-átomos formam apresenta efeitos incomuns que não podem ser obtidos com os materiais naturais. Assim, o que determina as propriedades de um metamaterial ou de uma metassuperfície não são os elementos químicos que os compõem, mas sua estrutura física.

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