p As asas de uma borboleta e as penas de um pavão usam arquitetura em nanoescala para dobrar a luz e produzir cores brilhantes sem pigmentos ou corantes, e os cientistas têm tentado emular o design da natureza. p Agora, cientistas da empresa de tecnologia de realidade mista Magic Leap Inc., trabalhando com pesquisadores do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do Departamento de Energia (Berkeley Lab), desenvolveram novos, maneiras versáteis de controlar e melhorar as propriedades de flexão de luz de nanoestruturas ópticas sintéticas. A tecnologia do Magic Leap cria visualizações que permitem que imagens virtuais coexistam e interajam com os arredores reais do visualizador em tempo real.

p A conquista dos pesquisadores, relatado em Relatórios Científicos , permite a manipulação da luz em grandes ângulos, e em todo o espectro de luz visível, de uma forma muito eficiente. No cerne de seu trabalho está um método para criar dois tipos de silicone, componentes ópticos ultrafinos.

p "Agora somos capazes de criar superfícies de silício que podem receber luz de um grande número de ângulos de entrada e comprimentos de onda com perda mínima de eficiência de difração, "disse Stefano Cabrini, diretor da Instalação de Nanofabricação da Fundição Molecular do Laboratório Berkeley, que é especializada em ferramentas e técnicas para P&D em nanoescala.

p "A flexibilidade de entrada e o grau de controle que essas nanoestruturas têm sobre o feixe de saída nunca foram vistos antes, "Disse Cabrini.

p Muitos dispositivos ópticos existentes também são projetados para controlar e manipular a luz para detecção, imagem, e comunicações, por exemplo, mas seus componentes podem ser volumosos e caros, como os usados ​​em algumas máquinas de imagens médicas e câmeras DSLR.

p Reduzir esses implementos à nanoescala poderia inaugurar uma nova geração de dispositivos acessíveis com funcionalidade avançada para telecomunicações, Medicina, e produtos de consumo. A lista de aplicações potenciais inclui superfícies "inteligentes" que podem repelir água, processamento de dados ultrarrápido, hologramas, e até mesmo capas de "invisibilidade" que podem esconder objetos manipulando a luz.

p A nova tecnologia se baseia em "metassuperfícies ópticas, "que são estruturas bidimensionais projetadas para interagir com as ondas de luz de uma forma que os materiais naturais não podem. Os materiais podem ter camadas com alguns bilionésimos de metro (nanômetros) de espessura, e conter antenas ópticas em nanoescala que podem controlar a reflexão ou transmissão de luz. Sua natureza ultrafina os torna fáceis de integrar em uma variedade de sistemas.

p Revestimentos anti-reflexos, como os usados ​​em lentes de óculos para reduzir o brilho, fornecem um exemplo simples de metassuperfícies ópticas. Muitos desses revestimentos de lentes são feitos de estruturas transparentes ultrafinas (medidas em centenas de nanômetros) cujo arranjo controla a reflexão da luz que entra nas lentes.

p A equipe de pesquisa do Magic Leap criou as novas metassuperfícies em parceria com especialistas em nanofabricação da Molecular Foundry. Eles esculpiram um padrão de nano feixes de silício usando um feixe de elétrons focalizado e, em seguida, transferiram o design para uma camada ultrafina de silício, apenas cerca de 20 a 120 nanômetros de espessura. Esses nano feixes foram organizados para controlar a transmissão ou reflexão da luz.

p Essas metassuperfícies são um exemplo miniaturizado de redes de difração, que têm superfícies ranhuradas que podem dividir e dobrar a luz, e funcionam de forma semelhante a como um prisma divide um feixe de luz em um arco-íris. As ranhuras podem ser dispostas para concentrar a luz difratada em uma ordem particular para um determinado comprimento de onda, criando padrões específicos.

p Projetos anteriores de metassuperfícies que podem controlar feixes de luz ultracompactos têm sido funcionais, mas limitado. Essas estruturas tendem a dobrar a luz apenas em ângulos estreitos porque o aumento do ângulo torna os dispositivos ineficientes.

p Projetos mais antigos também eram limitados pelo ângulo de entrada da luz e pelo comprimento de onda. A luz que entrava tinha que entrar na superfície em um ângulo de 90 graus para evitar uma queda na eficiência e era limitada a comprimentos de onda no espectro infravermelho para evitar problemas com a absorção de luz, ambos podem tornar os dispositivos não confiáveis ​​ou defeituosos.

p Os nano feixes que compõem cada um dos novos designs foram cuidadosamente projetados para direcionar a luz conforme ela passa ou reflete na superfície. O tamanho dos nano feixes e o espaçamento entre eles controlam as propriedades da luz que sai.

p Ao fazer as metasuperfícies de silício, os pesquisadores puderam tirar proveito da tecnologia de fabricação que está amplamente disponível para este material, o que permite que seu trabalho seja mais facilmente escalado para a produção em massa.