Uma equipe de engenheiros da Caltech descobriu como usar tecnologias de fabricação de chips de computador para criar o tipo de material reflexivo que faz coletes de segurança, tênis de corrida, e os sinais de trânsito aparecem brilhantes no escuro.

Esses materiais devem seu brilho à retroreflexão, uma propriedade que permite que eles reflitam a luz diretamente de volta para sua fonte a partir de uma ampla variedade de ângulos. Em contraste, um espelho plano básico não refletirá a luz de volta para sua fonte se essa luz estiver vindo de qualquer ângulo que não seja diretamente.

A capacidade dos retrorefletores de devolver a luz de onde veio os torna úteis para destacar objetos que precisam ser vistos no escuro. Por exemplo, se a luz dos faróis de um carro incidir sobre o colete de segurança de um trabalhador da construção civil na estrada, as tiras retrorrefletivas do colete refletirão a luz direto de volta para o carro e nos olhos do motorista, fazendo o colete parecer brilhar.

Retrorefletores também têm sido usados ​​em equipamentos de topógrafos, comunicações com satélites, e até mesmo em experimentos para medir a distância da Lua à Terra.

Tipicamente, Os retrorrefletores consistem em pequenas esferas de vidro embutidas na superfície da tinta reflexiva ou em pequenos espelhos com o formato do canto interno de um cubo.

A nova tecnologia, que foi desenvolvida por uma equipe liderada por Andrei Faraon do Caltech, professor assistente de física aplicada e ciência dos materiais na Divisão de Engenharia e Ciências Aplicadas - usa superfícies cobertas por um metamaterial que consiste em milhões de pilares de silício, cada um com apenas algumas centenas de nanômetros de altura. Ajustando o tamanho dos pilares e o espaçamento entre eles, Faraon pode manipular como a superfície reflete, refrata, ou transmite luz. Ele já mostrou que esses materiais podem ser ajustados para criar lentes planas para focalizar a luz ou para criar superfícies semelhantes a prismas que espalham a luz em seu espectro. Agora, ele descobriu que pode construir um retrorefletor empilhando duas camadas de metamateriais uma sobre a outra.

Neste tipo de retrorrefletor, a luz passa primeiro por uma camada de metamaterial transparente (metassuperfície) e é focada por seus minúsculos pilares em um único ponto em uma camada de metamaterial reflexiva. A camada reflexiva então reflete a luz de volta para a camada transparente, que transmite a luz de volta à sua fonte.

"Ao colocar múltiplas metasuperfícies umas sobre as outras, é possível controlar o fluxo de luz de uma forma que não era possível antes, "Faraon diz." A funcionalidade de um retrorrefletor não pode ser alcançada usando uma única metassuperfície. "

Uma vez que os metamateriais de Faraon são criados usando tecnologias de fabricação de chips de computador, seria possível integrá-los facilmente em chips usados ​​em dispositivos optoeletrônicos - eletrônicos que usam e controlam a luz, ele diz.

"Isso poderia ter aplicações na comunicação com sensores remotos, drones, satélites, etc, " ele adiciona.

A pesquisa de Faraon aparece em um artigo em 19 de junho de 2017, edição de Nature Photonics ; o artigo é intitulado "Retrorrefletor de metassuperfície plano". Outros co-autores são Amir Arbabi, professor assistente de engenharia elétrica e da computação na Universidade de Massachusetts Amherst; e os alunos de graduação em engenharia elétrica da Caltech Ehsan Arbabi, Yu Horie, e Seyedeh Mahsa Kamali.