O dispositivo de camuflagem Duke compreende um grupo de círculos concêntricos. Imagem cortesia do Dr. David R. Smith Entre os muitos tropos encontrados na ficção científica e fantasia, poucos são mais populares do que o dispositivo de camuflagem. No mundo real, cientistas há muito se empenham em pesquisas que pelo menos melhorariam a tecnologia de camuflagem, ocultar aeronaves do radar ou aprofundar nosso conhecimento de como funcionam as ondas eletromagnéticas e de luz. Em 2006, um grupo de cientistas da Duke University demonstrou um dispositivo de camuflagem simplificado. Em outubro de 2006, uma equipe de pesquisa da Duke, liderado pelo Dr. David R. Smith, publicou um estudo na revista "Science" descrevendo um dispositivo de camuflagem simplificado. Embora seu dispositivo mascarasse apenas um objeto de um comprimento de onda de luz de micro-ondas, ele fornece mais informações que nos ajudarão a considerar se um dispositivo de camuflagem da vida real é possível.
Este dispositivo de camuflagem foi feito de um grupo de círculos concêntricos com um cilindro no meio, onde um objeto pode ser colocado. Quando os pesquisadores direcionaram a luz de microondas para o dispositivo, a onda se dividiu, fluindo ao redor do dispositivo e juntando-se do outro lado. Dave Schurig, um pesquisador da equipe do Dr. Smith, comparou o efeito com a "água do rio fluindo ao redor de uma rocha lisa" [Fonte:Duke University]. Qualquer coisa colocada dentro do cilindro é encoberto , ou efetivamente invisível à luz do microondas.
O dispositivo não é perfeito. Isso cria alguma distorção e "sombreamento das microondas" [Fonte:New York Times]. Também funciona para apenas um comprimento de onda de luz de micro-ondas.
Para obter o efeito de camuflagem, a equipe Duke usou uma classe relativamente nova de materiais chamada metamateriais . As propriedades dos metamateriais são baseadas em sua estrutura, e não em sua química. Para o dispositivo de camuflagem, pesquisadores fizeram construções em mosaico de folhas de fibra de vidro estampadas com laços de arame, um pouco semelhante a uma placa de circuito. A disposição dos fios de cobre determina a maneira como ele interage com os campos eletromagnéticos. A vantagem exclusiva dos metamateriais é que eles podem ser usados para criar objetos com características eletromagnéticas que não podem ser encontradas no mundo natural.
A chave para o dispositivo de camuflagem é tirar vantagem de um conceito conhecido como índice de refração . O índice de refração de um objeto, ou índice de refração , determina quanta luz se curva ao passar por ele. A maioria dos objetos tem um índice uniforme de refração, então a luz apenas se curva quando cruza a fronteira do material. Isto ocorre, por exemplo, quando a luz passa do ar para a água.
Se o índice de refração de um material for maior que 1, faz com que a luz se incline para dentro. Aqui estão alguns índices de refração para materiais comuns:
Metamateriais são usados para fazer objetos com índices de refração entre zero e 1. A equipe de Duke usou metamateriais para fazer seu dispositivo de camuflagem ter índices de refração gradualmente variados - de 1 na parte externa do dispositivo, diminuindo para zero no centro. O resultado é que a luz de microondas sutilmente se curva em torno do dispositivo e é capaz de se reformar do outro lado, embora com alguma distorção detectável.
Embora metamateriais e técnicas de cloaking sejam tecnologias empolgantes, eles têm muitas limitações. Vamos examinar alguns deles na próxima página.
O dispositivo de camuflagem Duke mascara apenas um objeto de um comprimento de onda de luz de micro-ondas. Imagem cortesia do Dr. David R. Smith Tem havido alguma controvérsia em torno de alguns dos conceitos científicos associados a metamateriais e camuflagem. As pessoas também questionam se uma capa de invisibilidade é realmente uma possibilidade. Vários anos atrás, alguns cientistas afirmaram que era possível fazer metamateriais com um negativo índice de refração. Inicialmente, muitos especialistas afirmaram que um índice de refração negativo era contra as leis da física, mas a maioria agora aceita que é possível. Mesmo assim, foi difícil fazer metamateriais de refração negativa para luz visível (experimentos em refração negativa foram feitos com metamateriais que afetam a luz de micro-ondas.) Mas este ano, cientistas da Universidade Karlsruhe da Alemanha e do Laboratório Ames em Iowa foram capazes de produzir metamateriais com um índice negativo de refração para a luz visível.
Contudo, ainda há muito trabalho a ser feito antes que uma capa de trabalho seja desenvolvida para mais de um comprimento de onda do espectro visível, muito menos do tipo visto em filmes de ficção científica. No momento, fazendo um dispositivo que funciona em tudo os comprimentos de onda da luz visível estão além das capacidades dos cientistas. Eles também não sabem ainda se é possível ocultar vários comprimentos de onda simultaneamente.
O problema vem do cobre usado em metamateriais. O cobre deve ser menor do que o comprimento de onda da luz que está afetando. Com microondas, isso é simples, já que as microondas usadas na Duke tinham pouco mais de 3 centímetros de comprimento. Os laços de cobre desse dispositivo de camuflagem tinham cerca de 3 milímetros. Mas a luz visível é de 400 nanômetros a 700 nanômetros, milhares de vezes menor que as microondas. Os loops de cobre para esses metamateriais teriam de ter cerca de 40 nanômetros a 70 nanômetros de comprimento. Esses metamateriais podem se beneficiar de desenvolvimentos futuros em nanotecnologia.
Embora o dispositivo de camuflagem da equipe de Duke tenha claramente suas limitações, o potencial da tecnologia e dos metamateriais é enorme. Dr. Smith evitou fazer grandes declarações sobre quando um dispositivo de camuflagem mais sofisticado poderia ser feito, mas aqui estão algumas possibilidades futuras que os cientistas propuseram:
Se uma invisibilidade total está a décadas ou simplesmente impossível, uma outra possibilidade parece intrigante, e não é diferente do que vimos em alguns filmes. Pode ser possível no futuro criar algum tipo de dispositivo de camuflagem de fases, em que cada cor do espectro de luz visível é encoberta por uma fração de segundo. Se realizado em velocidade suficiente, um objeto provavelmente pareceria translúcido, embora não seja totalmente invisível. Pense no vilão alienígena dos filmes "Predador", que é quase imperceptível quando se move, mas é essencialmente invisível.
Finalmente, há um outro fator que limita o uso de um dispositivo de camuflagem que os cientistas dizem que muitas pessoas não consideram. As pessoas dentro de uma área encoberta não seriam capazes de ver para fora porque toda a luz visível estaria se curvando ao redor de onde elas estão posicionadas. Eles seriam invisíveis, mas eles seriam cegos, também.
Para obter mais informações sobre capas de invisibilidade e tópicos relacionados, confira os links na próxima página.
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Fontes
