Tópico: Metamaterial perfeito absorve toda a luz que incide sobre ele

[Unknown]

Metamaterial perfeito absorve toda a luz que incide sobre ele

Recentemente os cientistas conseguiram fabricar o espelho mais eficiente do mundo, capaz de refletir 99,9% da luz que incide sobre ele.

Agora eles fizeram o oposto e criaram um material artificial que absorve toda a luz que o atinge. Mesmo para os rígidos padrões da ciência, o metamaterial é um absorvedor de luz perfeito.

Absorvendo toda a radiação

Antes de construir o material artificial, os pesquisadores das universidades de Boston e Duke, ambas nos Estados Unidos, desenvolveram modelos computacionais para garantir que seus ressonadores seriam capazes de absorver toda a radiação que incidisse sobre eles, lidando igualmente com campos elétricos e magnéticos.

"Três coisas podem acontecer à luz quando ela atinge o material," explica o físico Willie J. Padilla. "Ela pode ser refletida, como em um espelho. Ela pode ser transmitida, como em uma janela de vidro. Ou ela pode ser absorvida e transformada em calor. Este metamaterial foi construído para garantir que toda a luz não seja nem refletida e nem transmitida, mas transformada completamente em calor e absorvida. Ele mostra que nós podemos projetar um metamaterial de tal forma que ele possa absorver todos os fótons de uma determinada freqüência que caiam na sua superfície."

Absorção perfeita

Este metamaterial é o primeiro a demonstrar a absorção perfeita de luz. Ao contrário de outros materiais de alta absorção da luz, ele foi construído unicamente com materiais metálicos, o que lhe dá grande flexibilidade para aplicações relacionadas à captura e detecção da luz, como em sensores de imagens, por exemplo.

Como os elementos individuais que compõem o metamaterial foram projetados para absorver tanto os componentes elétricos quanto magnéticos de uma onda eletromagnética, o "absorvedor perfeito" criado pelos pesquisadores funciona em uma estreita faixa de freqüência.

Bibliografia:
Perfect Metamaterial Absorber
N. I. Landy, S. Sajuyigbe, J. J. Mock, D. R. Smith, W. J. Padilla
Physical Review Letters
Vol.: 100, 207402
DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.207402

[Moro]

O que é um metameterial?

[SnowRaptor]

É um material com estrutura "maior" que a estrutura molecular.

A maioria dos materiais que conhecemos têm suas propriedades determinadas pela estrutura molecular, por exemplo, a diferença entre grafite e diamante, ou a flexibilidade das garrafas PET. Algumas propriedades, entretanto, só podem ser obtidas se a estrutura básica tiver um tamanho maior que algumas moléculas. Normalmente propriedades ópticas exóticas são assim. É (teoricamente) possível, por exemplo, fazer materiais com índice de refração negativo.


Nesta imagem de microscopia eletrônica, por exemplo, os vemos semicículos distribuídos ordenadamente sobre uma superfície. Provavelmente esses semicículos são feitos de material condutor e funcionam como se fossem bobinas. O campo elétrico oscilante da radiação luminosa (nesse caso, pelo tamanho,  acredito que seja no infravermelho) cria correntes nessas estruturas e seu formato semicircular faz aparecer um campo magnético, com a mesma freqüência e algum atraso, perpendicular ao plano em que oscila o campo (que deve coincidir com o plano dos semicírculos, acredito). Isso faz com que a permissividade magnética do meio seja menor que 1. Isso leva a índices de refração que normalmente não podem ser obtidos com materiais simples.

Mais infoUniversität Stuttgart

[Moro]

O metamaterial é definido pelo tamanho da molécula?
Pls pode me definir neste caso molécula e estrutura básica?

[ ]s

[SnowRaptor]

O metamaterial não é definido pelo tamanho da molécula, mas sim pela estrutura que as moléculas formam.

É complicado de falar em "molécula' nesses casos, pois a definição de molécula é um tanto nebulosa (pelo menos pra mim). Como estamos falando de materiais em estado sólido, normalmente cristais, falamos da célula unitária.

Prefiro falar em exemplos: quimicamente, o carbono e o diamante são iguais, mas a estrutura molecular deles não é. A estrutura cristalina é diferente: no grafite, os átomos de carbono formam planos e cada plano tem uma simetruia hexagonal. Já no caso do diamante, os átomos de carbono formam cubos, om átomos nos vértices e no centro de cada face, encaixotados em pares de uma maneira particular. Isso muda comletamente as propriedades do material, que em ambos os casos pode ser entendido como um monte de átomos de carbono.

Agora, imagine uma estrutura de ouro. Se não me engano, o ouro forma também cubos com um átomo de ouro em cada vértice e mais um no centro de cada face, só que desta vez sem encaixotar dois a dois como no diamante. Bom, com isso, o ouro é um metal: condutor e opaco. Agora, se tomarmos esse cristal e "esculpirmos" uma estrutura como a da figura do post anterior, ele pode ser transparente ao infravermelho (esse exemplo é meramente ilustrativo do conceito de metamaterial e pode não refletir a realidade). Só que essa estrutura é bastante pequena (micrometros), de modo que é formada por poucos milhares de átomos. Ainda assim, é mais complexa que moléculas.

Pra falar a verdade, isso é só um nome. É taxonomia pura para não termos de definir metamaterial de novo toda vez que falamos dele.

[Moro]

Valeu!!