Superando a natureza, cientistas curvam a luz inversamente

Usando fios e estruturas de captura de rede minúsculas, pesquisadores da universidade da Califórnia em Berkeley descobriram novas maneiras de curvar a luz inversamente, algo que não ocorre na natureza.

The New York Times |

Esta tecnologia pode levar microscópios a ver mais profunda e claramente dentro de células vivas. E o mesmo tipo de estrutura pode um dia ser adaptado a curvar a luz de outra maneira não natural, criando uma capa de invisibilidade como a do Harry Potter. Isto é definitivamente um grande passo rumo a essa idéia, diz Jason Valentine, estudante e autor do artigo a ser publicado on line na quarta-feira pelo jornal Nature. Mas os cientistas ainda estão longe completar um projeto e fabricar tal capa.

O trabalho envolve materiais que tem propriedades conhecidas como refração negativa, o que significa que eles essencialmente curvam a luz inversamente. Consideradas puramente fantasiosas no passado, essas substancias, chamadas de metamateriais, têm sido desenvolvidas nos últimos anos e cientistas têm mostrado que elas podem curvar microondas com longos comprimentos de onda.

Materiais com refração negativa podem a princípio gerar ilusões fantásticas; alguém vendo de cima um peixe nadando em uma piscina de líquido com refração negativa teria a impressão de que o peixe está nadando no ar, acima do liquido.

Dois avanços são descritos separadamente em dois estudos científicos recentes. O primeiro demonstra a refração negativa em comprimentos de onda infravermelhos e visíveis. O segundo artigo será publicado na edição de sexta-feira do jornal Science. Ambos os artigos vem do laboratório de pesquisa de Xiang Zhang, professor do Centro de Engenharia e Ciência de Escala-Nano de Berkeley.

Quando um raio de luz passa do ar para água, vidro ou outro material transparente, ele se curva, e o grau da curvatura são determinados por uma propriedade chamada índice de refração. Materiais transparentes, como vidro, água e diamante têm índices 1 ou maior para luz visível, o que significa que quando a luz passa, seu caminho curva para uma linha imaginária perpendicular à superfície.

Com os metamateriais projetados, os cientistas podem criar índices de refração menores que 1 ou até mesmo negativos. Luz penetrando um material com índice negativo de refração geraria uma curva acentuada, quase como se tivesse saltando para fora da linha imaginária.

No artigo da Nature, os pesquisadores de Berkeley criaram uma estrutura em rede com 21 camadas, alternando um metal e fluoreto de magnésio, resultando em um metamaterial com índice refratário negativo para luz infravermelha. Os pesquisadores disseram que ao tornar a estrutura da rede ainda menor, é possível obter o mesmo índice com luz visível.

No artigo da Science, outro grupo de cientistas do laboratório de Zhang usou um método diferente, construindo um conjunto minúsculos fios eretos, que mudam o campo elétrico das ondas de luz. Esta estrutura é capaz de curvar luz vermelha visível.

Zhang disse que ambos os métodos têm vantagens e desvantagens. Há muitas estradas para Roma, diz ele. Agora, honestamente, eu não sei qual estrada é a melhor.

Um dos usos para materiais de índice negativo seria uma superlente. Normalmente se pensa que a luz tem ondas oscilatórias. Mas, olhando de perto, a luz é um emaranhado, com ondas misturadas de uma maneira mais complicada com ondas efêmeras.

As ondas efêmeras dissipam rapidamente em seu caminho e, por isso, normalmente não são vistas. Uma lente de refração negativa amplifica as ondas efêmeras, preservando detalhes que se perdem em óptica convencional, e o que se espera é a construção de um microscópio óptico que possa identificar estruturas minúsculas, como vírus isolados.

- Kenneth Chang

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