p Revestimentos de janelas transparentes que mantêm edifícios e carros frescos em dias ensolarados. Dispositivos que podem mais do que triplicar a eficiência das células solares. Afinar, escudos leves que bloqueiam a detecção térmica. Estas são aplicações potenciais para um fino, flexível, material absorvente de luz desenvolvido por engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego. p O material, chamado de absorvedor de banda larga quase perfeito, absorve mais de 87 por cento da luz infravermelha próxima (1, 200 a 2, Comprimentos de onda de 200 nanômetros), com 98 por cento de absorção em 1, 550 nanômetros, o comprimento de onda para comunicação de fibra óptica. O material é capaz de absorver luz de todos os ângulos. Ele também pode, teoricamente, ser personalizado para absorver certos comprimentos de onda de luz enquanto permite a passagem de outros.

p Já existem materiais que absorvem a luz "perfeitamente", mas são volumosos e podem quebrar quando dobrados. Eles também não podem ser controlados para absorver apenas uma faixa selecionada de comprimentos de onda, o que é uma desvantagem para certos aplicativos. Imagine se um revestimento de janela usado para resfriamento não apenas bloqueasse a radiação infravermelha, mas também luz normal e ondas de rádio que transmitem programas de rádio e televisão.

p Ao desenvolver um novo design baseado em nanopartículas, uma equipe liderada pelos professores Zhaowei Liu e Donald Sirbuly na Escola de Engenharia da UC San Diego Jacobs criou um absorvedor de banda larga fino, flexível e ajustável. O trabalho foi publicado online em 24 de janeiro em Anais da Academia Nacional de Ciências .

p “Este material oferece banda larga, ainda a absorção seletiva que poderia ser sintonizada em partes distintas do espectro eletromagnético, "Liu disse.

p O absorvedor depende de fenômenos ópticos conhecidos como ressonâncias de plasma de superfície, que são movimentos coletivos de elétrons livres que ocorrem na superfície de nanopartículas de metal mediante interação com certos comprimentos de onda de luz. Nanopartículas de metal podem transportar muitos elétrons livres, portanto, eles exibem forte ressonância de plasmão de superfície, mas principalmente na luz visível, não no infravermelho.

p Os engenheiros da UC San Diego raciocinaram que, se pudessem alterar o número de portadores de elétrons livres, eles poderiam sintonizar a ressonância de plasmon da superfície do material para diferentes comprimentos de onda de luz. "Torne este número mais baixo, e podemos empurrar a ressonância do plasmon para o infravermelho. Aumente o número, com mais elétrons, e podemos empurrar a ressonância do plasmon para a região ultravioleta, "Sirbuly disse. O problema com essa abordagem é que é difícil de fazer em metais.

p Para enfrentar este desafio, engenheiros projetaram e construíram um absorvedor de materiais que poderiam ser modificados, ou dopado, para transportar uma quantidade diferente de elétrons livres:semicondutores. Os pesquisadores usaram um semicondutor chamado óxido de zinco, que tem um número moderado de elétrons livres, e combinou com sua versão metálica, óxido de zinco dopado com alumínio, que abriga um grande número de elétrons livres - não tanto quanto um metal real, mas o suficiente para lhe dar propriedades plasmônicas no infravermelho.

p Os materiais foram combinados e estruturados de maneira precisa usando tecnologias avançadas de nanofabricação na instalação de sala limpa Nano3 no Qualcomm Institute em UC San Diego. Os materiais foram depositados uma camada atômica por vez em um substrato de silício para criar uma série de nanotubos permanentes, cada um feito de anéis concêntricos alternados de óxido de zinco e óxido de zinco dopado com alumínio. Os tubos são 1, 730 nanômetros de altura, 650 a 770 nanômetros de diâmetro, e espaçados menos de cem nanômetros. O arranjo de nanotubos foi então transferido do substrato de silício para um fino polímero elástico. O resultado é um material fino, flexível e transparente no visível.

p "Existem diferentes parâmetros que podemos alterar neste projeto para adaptar a banda de absorção do material:o tamanho da lacuna entre os tubos, a proporção dos materiais, os tipos de materiais, e a concentração de portadores de elétrons. Nossas simulações mostram que isso é possível, "disse Conor Riley, um recente Ph.D. em nanoengenharia graduado pela UC San Diego e o primeiro autor deste trabalho. Riley é atualmente um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Sirbuly.

p Esses são apenas alguns recursos interessantes deste design baseado em partículas, pesquisadores disseram. Também é potencialmente transferível para qualquer tipo de substrato e pode ser ampliado para fazer dispositivos de grande área de superfície, como absorvedores de banda larga para grandes janelas. "Nanomateriais normalmente não são fabricados em escalas maiores do que alguns centímetros, então este seria um grande passo nessa direção, "Sirbuly disse.

p A tecnologia ainda está em fase de desenvolvimento. As equipes de Liu e Sirbuly continuam trabalhando juntas para explorar diferentes materiais, geometrias e projetos para desenvolver absorvedores que funcionam em diferentes comprimentos de onda de luz para várias aplicações.