O dispositivo de metamaterial permite um comportamento semelhante ao camaleão no infravermelho
p Imagem infravermelha de metadispositivo composto de dióxido de vanádio com malha estampada em ouro. (Parte superior) Dispositivo sem qualquer corrente elétrica mostrando o corte da PSU do padrão e reflexivo. (Médio) Dispositivo com 2,03 amperes de corrente. A PSU e o plano de fundo agora parecem iguais, a PSU ficou em segundo plano. (Parte inferior) Dispositivo com 2,20 amperes de corrente. O fundo agora é reflexivo, enquanto a PSU não. Crédito:Douglas Werner / Penn State
p Uma corrente elétrica não vai apenas aquecer um metamaterial híbrido, mas também irá acioná-lo para mudar de estado e desaparecer no fundo como um camaleão no que pode ser a prova de conceito do primeiro dispositivo de metamaterial controlável, ou metadevice, de acordo com uma equipe de engenheiros. p "O trabalho anterior de metamateriais focava principalmente em objetos de camuflagem para que eles fossem invisíveis na radiofrequência ou em outras frequências específicas, "disse Douglas H. Werner, John L. e Genevieve H. McCain Professor titular de engenharia elétrica, Estado de Penn. "Aqui não estamos tentando fazer algo desaparecer, mas para fazer com que se misture com o fundo como um camaleão e estamos trabalhando em comprimentos de onda ópticos, especificamente no infravermelho. "
p Metamateriais são sintéticos, materiais compostos que possuem qualidades não vistas em materiais naturais. Esses compostos derivam sua funcionalidade por sua estrutura interna, e não por sua composição química. Metamateriais existentes têm propriedades eletromagnéticas ou acústicas incomuns. Metadispositivos pegam metamateriais e fazem algo de interesse ou valor como qualquer dispositivo faz.
p "A chave para este metamaterial e metadispositivo é o dióxido de vanádio, um cristal de mudança de fase com uma transição de fase que é desencadeada por temperaturas criadas por uma corrente elétrica, "disse Lei Kang, pesquisador associado em engenharia elétrica, Estado de Penn.
p Imagem do microscópio eletrônico de varredura da malha com padrão de ouro usada no metadispositivo. (A) é a parte superior do recorte U. (B) é uma visão ampliada da malha da mesma área. Crédito:Douglas Werner / Penn State
p O metamaterial é composto de uma camada base de ouro espessa o suficiente para que a luz não possa passar por ele. Uma fina camada de dióxido de alumínio separa o ouro da camada ativa de dióxido de vanádio. Outra camada de dióxido de alumínio separa o vanádio de uma camada com padrão dourado que está ligada a uma fonte elétrica externa. A geometria da tela de malha padronizada controla a faixa de comprimento de onda funcional. A quantidade de corrente que flui através do dispositivo controla o efeito de aquecimento Joule, o aquecimento devido à resistência.
p "O metadispositivo proposto integrado com novos materiais de transição representa um grande passo à frente, fornecendo uma abordagem universal para a criação de sistemas nanofotônicos autossuficientes e altamente versáteis, "disseram os pesquisadores na edição de hoje (27 de outubro) da Nature Communications .
p Como prova de conceito, os pesquisadores criaram um dispositivo de 0,035 polegada por 0,02 polegada e cortaram as letras PSU na camada de malha de ouro para que o dióxido de vanádio aparecesse. Os pesquisadores fotografaram o dispositivo usando uma câmera infravermelha de 2,67 mícrons. Sem nenhuma corrente fluindo pelo dispositivo, a PSU se destaca por ser altamente reflexiva. Com uma corrente de 2,03 amperes, o PSU desaparece no fundo e se torna invisível, enquanto a 2,20 amperes, a PSU é claramente visível, mas o fundo tornou-se altamente reflexivo.
p A resposta do dióxido de vanádio é ajustável, alterando a corrente que flui através do dispositivo. De acordo com os pesquisadores, o dióxido de vanádio pode mudar de estado muito rapidamente e é a configuração do dispositivo que limita a afinação.
