Materiais capazes de amplificar a luz poderão ser fabricados em larga escala
Para permitir a exploração dos produtos gerados pelas diversas nanotecnologias, os pesquisadores precisam criar nanofábricas. Ou, pelo menos, técnicas que permitam a fabricação desses nanomateriais, que possuem características medidas em bilionésimos de metro.
Acontece que os cientistas estão descobrindo produtos que adquirem suas características quando fabricados em nanoescala, mas que eles gostariam de poder utilizar em macroescala. Ou seja, dar a um produto em escala humana as propriedades que só são alcançadas quando ele é fabricado na escala dos nanômetros.
Este é o caso dos chamados metamateriais plasmônicos. Metamaterial é um nome genérico dado a estruturas construídas artificialmente, projetadas para responder à luz, ao som e a outras ondas de forma diferente daquela apresentada pelas substâncias naturais.
Materiais plasmônicos são aqueles capazes de tirar proveito dos plasmons de superfície, pacotes de energia que flutuam sobre a superfície do material, criando propriedades físicas e ópticas totalmente novas. A palavra plasmon é uma junção e plasma e fóton. São os materiais plasmônicos que estão na base das pesquisas sobre invisibilidade.
Essas propriedades físicas únicas originam-se do formato e da estrutura do metamaterial e não da sua composição. Sua capacidade de transmissão óptica, por exemplo, pode ser alterada simplesmente variando-se a geometria de uma série de furos.
Foi um material assim que mudou o conceito de transparência, ao apresentar um comportamento no qual uma quantidade de luz projetada em sua superfície chega em maior quantidade ao outro lado - o chamado efeito de amplificação da luz (veja Luz desaparece de um lado e reaparece do outro).
Essa característica torna os metamateriais plasmônicos muito promissores como sensores ópticos, além de abrir a possibilidade de criação de fontes de luz microscópicas.
Metamateriais em escala industrial
Agora, a equipe da cientista Teri Odom, da Universidade de Northwestern, nos Estados Unidos, descobriu como fabricar esses materiais inovadores em escala industrial, utilizando uma técnica chamada litografia leve. As técnicas atuais só permitem a fabricação de metamateriais plasmônicos medindo cerca de 1 milímetro quadrado.
A nova técnica de nanofabricação foi demonstrada produzindo-se uma película de ouro com furos perfeitos e homogêneos, cada um medindo 100 nanômetros de diâmetro, dispostos em um padrão preciso. "Um dos maiores problemas com os nanomateriais tem sido sempre o da escalabilidade," comenta Odom.
Furos com precisão
Embora possa não parecer nada óbvio, a dimensão dos furos e o padrão no qual eles são dispostos alteram completamente o comportamento óptico do material. Por exemplo, se os furos forem dispostos em pequenos blocos, na faixa dos micrômetros, eles focalizam a luz. Já uma disposição em larga escala, tendendo ao infinito, simplesmente deixa a luz passar, sem focalizá-la.
"Tem sido muito difícil ou proibitivamente caro estruturar [esses materiais] em áreas maiores do que um milímetro quadrado. Esta pesquisa é entusiasmadora não apenas porque demonstra um novo tipo de técnica de estruturação que é barata, mas também que pode produzir materiais de qualidade óptica muito elevada com propriedades muito interessantes," conclui a cientista.