Joana Duarte, Jornal do Brasil
CALIFÓRNIA - Pela primeira vez, cientistas da Universidade da Califórnia, em Berkeley, liderados pelo engenheiro mecânico Xiang Zhang, criaram um metamaterial em 3-D capaz de reverter a direção natural da luz visível e daquela mais próxima ao infra-vermelho uma descoberta que poderá formar a base do desenvolvimento de mantos e escudos invisíveis ao olho humano. A pesquisa foi financiada em parte pelo Exército americano, que vê grande potencial na futura aplicação da tecnologia em uniformes militares.
Todo material encontrado na natureza é composto de várias camadas de átomos. O metamaterial substitui esses átomos por poucas camadas finas de átomos artificiais, fazendo com que a luz reaja de forma diferente ao se chocar no objeto explica o diretor do laboratório da Berkeley e co-autor do estudo, Guy Bartal. A pesquisa foi divulgada nesta edição das revistas Nature e Science.
A característica em comum aos metamateriais artificiais é a refração negativa. Em contraste, todos os objetos encontrados na natureza exibem um índice de refração positivo medida da quantidade de ondas eletromagnéticas que são dobradas quando o objeto se desloca de um meio para outro.
Para uma ilustração clássica de como a refração funciona, é só imaginar como um pedaço de madeira inserido até a metade em água aparenta estar dobrando em direção à superfície. Se a água exibisse refração negativa, a parte submersa da madeira iria aparecer completamente sobressaída da água, na direção oposta de sua atual posição. Em outro exemplo, um peixe submerso, nadando, aparentaria estar se movimentando no ar, diretamente acima de seu corpo.
Futuras aplicações
Para criar roupas invisíveis, o metamaterial teria de curvar as ondas da luz completamente ao redor do objeto, como um rio fluindo em torno de uma rocha. Mas segundo Bartal, a tecnologia ainda está longe de alcançar esse patamar. Ainda não é possivel fazer com que a luz se dobre, evitando um objeto e depois continue seu trajeto como se ele não existisse.
Para o futuro próximo, a aplicação mais valiosa desta tecnologia é a possibilidade de se gerar uma imagem de alta resolução de uma única célula viva ressaltou Bartal. Um manto invisível ainda está longe da realidade.
Anteriormente, pesquisadores já tinham desenvolvido metamateriais que funcionam em freqüências óticas, mas esses objetos, chamados de metamateriais em 2-D por conter apenas uma camada de átomos artificiais em vez de muitas eram tão finos que suas propriedades de dobramento da luz não eram compreendidas.
Os humanos vêem o mundo através de uma faixa de radiação eletromagnética estreita, conhecida como luz visível, com ondulações variando entre 400 nanômetros (as cores violeta e púrpura), a 700 nanômetros (a cor vermelha escura). As ondulações de luz infravermelha são mais longas, medindo cerca de 750 nanômetros a 1 milímetro para se ter uma idéia, o diâmetro de um cabelo humano tem cerca de 100 mil nanômetros.
Os metamateriais da equipe de Berkeley são feitos de metais e são frágeis. Portanto, desenvolver um modo de manufaturar esses materiais em larga escala será um desafio, segundo pesquisadores.