p Os pesquisadores da Duke University acreditam que superaram um antigo obstáculo para produzir mais barato, maneiras mais robustas de imprimir e criar imagens em uma gama de cores que se estende até o infravermelho. p Como qualquer camarão mantis lhe dirá, há uma ampla gama de "cores" ao longo do espectro eletromagnético que os humanos não podem ver, mas que fornecem uma riqueza de informações. Sensores que se estendem para o infravermelho podem, por exemplo, identificar milhares de plantas e minerais, diagnosticar melanomas cancerosos e prever padrões climáticos, simplesmente pelo espectro de luz que refletem.

p As tecnologias de imagem atuais que podem detectar comprimentos de onda infravermelhos são caras e volumosas, exigindo vários filtros ou conjuntos complexos na frente de um fotodetector infravermelho. A necessidade de movimento mecânico em tais dispositivos reduz sua vida útil esperada e pode ser um risco em condições adversas, como os experimentados por satélites.

p Em um novo jornal, uma equipe de engenheiros da Duke revela uma técnica de fabricação que promete trazer uma forma simplificada de imagem multiespectral para o uso diário. Porque o processo usa materiais existentes e técnicas de fabricação que são baratos e facilmente escaláveis, ele pode revolucionar qualquer setor em que a imagem ou impressão multiespectral seja usada.

p Os resultados aparecem online em 14 de dezembro no jornal Materiais avançados .

p “É um desafio criar sensores que possam detectar tanto o espectro visível quanto o infravermelho, "disse Maiken Mikkelsen, o Professor Assistente Nortel Networks de Engenharia Elétrica e de Computação e Física na Duke.

p "Tradicionalmente, você precisa de diferentes materiais que absorvem diferentes comprimentos de onda, e isso fica muito caro, "Mikkelsen disse." Mas com nossa tecnologia, as respostas dos detectores são baseadas em propriedades estruturais que projetamos, e não nas propriedades naturais de um material. O que é realmente empolgante é que podemos emparelhar isso com um esquema fotodetector para combinar imagens no espectro visível e infravermelho em um único chip. "

p A nova tecnologia depende da plasmônica - o uso de fenômenos físicos em nanoescala para capturar certas frequências de luz.

p Os engenheiros moldam cubos de prata com apenas 100 nanômetros de largura e os colocam apenas alguns nanômetros acima de uma fina folha de ouro. Quando a luz incidente atinge a superfície de um nanocubo, excita os elétrons da prata, aprisionando a energia da luz - mas apenas em uma determinada frequência.

p O tamanho dos nanocubos de prata e sua distância da camada de base de ouro determina essa frequência, enquanto o controle do espaçamento entre as nanopartículas permite ajustar a força da absorção. Adaptando precisamente esses espaçamentos, os pesquisadores podem fazer o sistema responder a qualquer cor específica que desejarem, desde comprimentos de onda visíveis até o infravermelho.

p O desafio que os engenheiros enfrentam é como construir um dispositivo útil que possa ser escalonável e barato o suficiente para ser usado no mundo real. Por isso, Mikkelsen voltou-se para sua equipe de pesquisa, incluindo o estudante de graduação Jon Stewart.

p "Tipos semelhantes de materiais foram demonstrados antes, mas todos eles usaram técnicas caras que impediram a transição da tecnologia para o mercado, "disse Stewart." Nós criamos um esquema de fabricação que é escalável, não precisa de sala limpa e evita o uso de máquinas de milhões de dólares, tudo isso enquanto atinge sensibilidades de frequência mais altas. Isso nos permitiu fazer coisas no campo que não foram feitas antes. "

p Para construir um detector, Mikkelsen e Stewart usaram um processo de gravação leve e adesivos para padronizar os nanocubos em pixels contendo diferentes tamanhos de nanocubos de prata, e, portanto, cada um é sensível a um comprimento de onda de luz específico. Quando a luz incidente atinge a matriz, cada área responde de maneira diferente, dependendo do comprimento de onda da luz à qual é sensível. Ao descobrir como cada parte da matriz responde, um computador pode reconstruir a cor da luz original.

p A técnica também pode ser usada para impressão, a equipe mostrou. Em vez de criar pixels com seis seções ajustadas para responder a cores específicas, eles criaram pixels com três barras que refletem três cores:azul, verde e vermelho. Ao controlar os comprimentos relativos de cada barra, eles podem ditar a combinação de cores que o pixel reflete. É uma nova versão do esquema RGB clássico usado pela primeira vez na fotografia em 1861.

p Mas, ao contrário da maioria dos outros aplicativos, o esquema de cores plasmônico promete nunca desbotar com o tempo e pode ser reproduzido de forma confiável com grande precisão repetidas vezes. Ele também permite que seus usuários criem esquemas de cores no infravermelho.

p "Novamente, a parte interessante é poder imprimir tanto no visível quanto no infravermelho no mesmo substrato, "disse Mikkelsen." Você pode imaginar imprimir uma imagem com uma parte escondida no infravermelho, ou mesmo cobrindo um objeto inteiro para ajustar sua resposta espectral. "