Jena, Alemanha — InkDesign News — Uma equipe internacional de pesquisadores, liderada pela Friedrich Schiller Universität Jena e contando com participação da Australian National University, desenvolveu um novo método de fabricação de lentes multicoloridas em escala nanométrica. O estudo, publicado na revista Optics Express, revela avanços que podem revolucionar dispositivos portáteis como celulares e drones.
O Contexto da Pesquisa
Lentes conhecidas como metalentes, feitas de metamateriais, têm espessura de frações do diâmetro de um fio de cabelo, apresentando propriedades ópticas inalcançáveis pelas lentes convencionais. Uma limitação significativa dessas lentes, entretanto, reside na dificuldade de focar várias cores (comprimentos de onda) de luz simultaneamente, sem distorções e em grandes diâmetros, o que restringe seu uso em aplicações práticas de amplo espectro.
Resultados e Metodologia
Segundo Joshua Jordaan, autor principal e pesquisador na Australian National University e ARC Centre of Excellence for Transformative Meta-Optical Systems (TMOS), a nova abordagem utiliza múltiplas camadas de metamateriais para obter foco simultâneo de diferentes comprimentos de onda, superando o obstáculo físico presente em metalentes de camada única.
“Nosso design tem muitas características interessantes que o tornam aplicável a dispositivos práticos.”
(“Our design has a lot of nice features that make it applicable to practical devices.”)— Joshua Jordaan, Pesquisador, Australian National University / TMOS
A equipe empregou um algoritmo de design inverso, com otimização de formas para maximizar o potencial das camadas superpostas. O software foi dirigido a buscar geometrias que promovem ressonâncias simultâneas nos dipolos elétrico e magnético — chamadas ressonâncias de Huygens. Isso permitiu fabricar elementos metamateriais nos formatos de quadrados arredondados, trevos de quatro folhas e hélices minúsculas, otimizados para desempenho óptico e eficiência de fabricação. Elementos individuais medem cerca de 300 nm de altura por 1000 nm de largura, permitindo a manipulação precisa da fase da luz incidente.
“O problema é que são necessárias estruturas grandes o suficiente para serem ressonantes no maior comprimento de onda, sem que haja difração dos comprimentos mais curtos.”
(“The problem is you need structures large enough to be resonant at the longest wavelength, without getting diffraction from the shorter wavelengths.”)— Joshua Jordaan, Pesquisador, Australian National University / TMOS
Implicações e Próximos Passos
As novas metalentes multicoloridas são particularmente valiosas para sistemas portáteis de imageamento, como drones e satélites de observação da Terra, pois aliam baixo peso a alta eficiência de coleta de luz, mantendo dimensões mínimas. Apesar das limitações atuais – o design multicamada permite atuar simultaneamente em até cinco comprimentos de onda distintos – a tecnologia abre caminhos importantes para miniaturização e ganhos de desempenho em sistemas ópticos modernos. Além disso, o processo proposto é compatível com plataformas maduras de nanofabricação, potencializando a viabilização industrial da inovação.
No horizonte da pesquisa, os cientistas visam ampliar o número de cores focalizáveis, aumentar a tolerância a imperfeições de fabricação e explorar novos arranjos de camadas para aplicações mais complexas, ampliando o impacto dessas lentes no avanço tecnológico de dispositivos ópticos portáteis e de alta precisão.
Fonte: (ScienceDaily – Ciência)
