Eletrônica

Metassuperfície revoluciona instrumento científico

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/01/2016

Da astrofísica à tecnologia de alimentos, os polarímetros são ferramentas essenciais nos laboratórios e em aplicações práticas. [Imagem: Balthasar Mueller et al. - 10.1364/OPTICA.3.000042]

Polarização da luz

Um polarímetro dentro de um chip - talvez não soe como algo estupendamente fantástico, mas esta é uma das "maravilhas tecnológicas" longamente esperada por inúmeras áreas de pesquisas.

Embora o olho humano não seja particularmente sensível à polarização, esta é uma propriedade fundamental da luz.

Quando a luz é refletida ou espalhada por um objeto, as alterações que essa interação com a matéria geram sobre sua polarização revelam um monte de informações sobre o objeto.

Os astrofísicos, por exemplo, utilizam as medições de polarização para analisar a superfície de planetas distantes, para mapear os campos magnéticos que envolvem a Terra, o Sistema Solar e até galáxias inteiras, e também para tentar descobrir a natureza da "espuma quântica" que se acredita caracterizar a realidade em escalas muito pequenas - a chamada escala de Planck.

Já os fabricantes de medicamentos utilizam a polarização da luz para determinar a quiralidade e a concentração das moléculas que irão compor os novos fármacos - na verdade, das pesquisas básicas até a tecnologia de alimentos, a química e as áreas "bio" utilizam fortemente a polarização para decifrar dados críticos sobre as substâncias.

Nas telecomunicações, a polarização é utilizada para transportar informações através dos cabos de fibra óptica.

E por aí vai.

Polarímetro

Isto demonstra a importância do trabalho de miniaturização realizado agora por Balthasar Mueller, Kristjan Leosson e Federico Capasso, da Escola de Engenharia da Universidade de Harvard, nos EUA.

"Nós pegamos um instrumento que pode atingir o tamanho de uma bancada de laboratório e o reduzimos para o tamanho de um chip. Ter um polarímetro dentro de um microchip tornará as medições de polarização disponíveis pela primeira vez para uma ampla gama de aplicações, incluindo aparelhos portáteis mais eficientes energeticamente," disse o professor Capasso.

A miniaturização foi possível graças a uma metassuperfície, uma superfície feita de metamateriais.

A metassuperfície é formada por uma superfície metálica coberta por uma matriz de finíssimas antenas metálicas, menores do que o comprimento de onda da luz, tudo incorporado em um filme de polímero.

Quando a luz atinge a matriz de antenas, partes dela se dispersam em quatro direções. Quatro detectores medem então a intensidade da luz difundida e seus resultados são combinados para dar o estado da polarização em tempo real.

"Uma vantagem desta técnica é que a medição da polarização deixa o sinal praticamente intacto," disse Mueller. "Isto é crucial para muitos usos de polarimetria, especialmente em telecomunicações ópticas, onde as medições devem ser feitas sem perturbar o fluxo de dados."

Bibliografia:

Ultracompact metasurface in-line polarimeter
J. P. Balthasar Mueller, Kristjan Leosson, Federico Capasso
Optica
Vol.: 3, Issue 1, pp. 42-47
DOI: 10.1364/OPTICA.3.000042