p As interações entre a luz e a matéria são uma unidade fundamental da física moderna, mas recentemente os pesquisadores começaram a olhar além das interações padrão dos livros didáticos. p Alexandra Boltasseva é professora de engenharia elétrica e da computação na Purdue University. Por anos, ela tem trabalhado com metamateriais ópticos (materiais de engenharia artificial contendo nanoestruturas que lhes dão propriedades visuais únicas) para criar nanotrepadores, metassuperfícies e outros objetos minúsculos. Agora, ela está explorando um capítulo inteiramente novo da física.

p "Se olharmos para um livro e houver um capítulo sobre como a luz interage com a matéria, iria desde como a luz interage com materiais transparentes até como a luz interage com materiais reflexivos, "Boltasseva disse." O que vamos estudar é esta área entre os dois tipos. "

p Quando a luz se propaga através de materiais transparentes, a luz não muda muito, o que significa que tem uma permissividade dielétrica positiva (também chamada de épsilon). O oposto é verdadeiro para materiais reflexivos, que expelem a luz e têm uma permissividade negativa (épsilon negativo). Entre positivo e negativo é um exótico, região amplamente inexplorada conhecida como Epsilon-Near-Zero (ENZ).

p Quando a luz entra em um meio cuja permissividade é zero, os observadores verão a mesma luz entrando e saindo. É quase como se a luz estivesse fazendo um túnel de um lado para o outro sem alterar suas propriedades - um fenômeno improvável na física.

p "Uma vez que zero é tão diferente de mais e menos um, esperamos que muitas coisas interessantes estejam acontecendo lá, "Boltasseva disse." Ele traz completamente novas descobertas e física para o jogo. "

p Mídia ENZ convencional, como metal, têm cruzamentos de zero que ocorrem naturalmente, mas muitas vezes experimentam perda de material (absorção de luz) nesse ponto. Encontrar um material que tenha um cruzamento zero, mas não permita a absorção de luz, será difícil, Boltasseva disse.

p A equipe de pesquisa planeja fazer experiências com materiais naturais e novos metamateriais, embora os materiais naturais sejam mais propensos a serem absorvidos. Adicionar um meio de amplificação de luz pode neutralizar a absorção, mas seria um desafio. O grupo acredita que óxidos condutores transparentes e nitretos de metais de transição (materiais recentemente desenvolvidos que têm um ponto ENZ de ocorrência natural nas faixas de comprimento de onda do visível e infravermelho próximo, bem como propriedades ópticas adaptáveis) podem ajudar a resolver este problema.

p Embora Boltasseva acredite que o maior impacto deste projeto será na ciência fundamental, ela acha que isso levará a novos aplicativos de dispositivos também.

p "A modulação ultrarrápida é um dos grandes problemas da óptica. Sempre há uma compensação. Ou você está mudando as coisas muito lentamente em uma grande amplitude, ou muito rápido, mas em um intervalo pequeno. Espero que possamos quebrar este ciclo, ", disse ela." Isso pode levar a uma variedade de dispositivos ópticos ultrarrápidos para tecnologias de comunicação e informação. "