p Para habilitar a refração negativa e ilusões ópticas relacionadas, metamateriais são artificialmente projetados com propriedades únicas que resultam de suas estruturas físicas internas, ao invés de sua composição química. O conceito é creditado a um experimento conduzido pelo cientista soviético Victor Veselago em 1968 para mostrar que materiais refratários negativamente (em oposição ao índice de refração positivo tipicamente observado) para criar um índice negativo 'superlentes' poderiam ser alcançados quando ambos permissividade elétrica (ε ) e a permeabilidade magnética (µ) de um material foram negativas. Trinta e três anos após a proposta conceitual, o trabalho pioneiro do físico John Pendry permitiu o desenvolvimento de metamateriais como Veselago imaginou - um material composto com índice de refração negativo fornecendo resolução muito melhorada. p O novo paradigma da ciência material foi chamado de "metamateriais, "da palavra grega metamorfose para denotar uma mudança de condição. Os pesquisadores de metamateriais buscam construir novos materiais a partir de objetos artificiais com propriedades além do convencional. Décadas depois, o trabalho continua a atrair novo interesse devido aos avanços no campo dos metamateriais, que incluem metadispositivos que são extensões lógicas do conceito de exploração de funcionalidades inerentes à estrutura de metamaterial. O campo progrediu de forma notável nos últimos anos, desde a ótica de transformação até a manipulação de propriedades eletromagnéticas e a indução de transparência para a criação de mantos de invisibilidade, gerando uma tremenda atenção, enquanto se move em direção ao sintonizável, comutável, funcionalidades não lineares e de detecção.

p Na prática, os dispositivos fotônicos têm amplas implicações com potencial para atender às demandas crescentes de transferência mais rápida de informações, removendo o gargalo das redes de telecomunicações ópticas baseadas em fibra, e até mesmo permitindo a camuflagem militar. As tarefas podem ser realizadas com não linearidades rápidas para alternar luz com luz, e controle aprimorado das propriedades eletromagnéticas de metamateriais com estímulos externos, como sinais elétricos. Agora escrevendo em Relatórios Científicos , Cheng-Wei Qiu e colegas de trabalho desenvolveram um método experimental para incorporar várias funções em um metadispositivo Laplaciano passivo de corrente contínua (DC) usando iluminação de luz sem contato físico.

p Para demonstrar a prova de conceito, a equipe de cientistas fabricou uma rede na qual os dados de medição concordaram excepcionalmente bem com as previsões teóricas e os resultados da simulação. O experimento foi possibilitado por uma analogia entre materiais condutores de eletricidade e redes de resistores. Os pesquisadores procuraram projetar, fabricar e testar um metadispositivo usando a teoria do circuito. A capacidade de manipular correntes constantes controlando condutividades anisotrópicas tem muitas aplicações potenciais; o foco do estudo era conceber uma camuflagem programável leve, ilusão total e ilusão parcial para permitir a camuflagem. O esquema proposto pode abrir novos caminhos para o controle multifísico sem contato de funções para todos os tipos de campos Laplacianos, incluindo campos magnéticos DC e campos térmicos.

p Como uma simples demonstração do conceito teórico proposto, os cientistas realizaram experimentalmente um metadispositivo usando uma rede de resistores composta por oito resistores, sintonizável por meio de iluminação leve, para controle remoto sem contato. Durante a verificação experimental Han et al., usei resistores de filme de metal comerciais em paralelo com resistores dependentes de luz para atingir o desempenho controlado opticamente. Como referência, eles também fabricaram uma capa DC, sem fotoresistores embutidos. A configuração experimental usou uma fonte de alimentação DC com magnitude de 5 V como fonte e a tensão foi medida usando um multímetro de 4,5 dígitos. Quando a distribuição de tensão foi simulada para o manto CC de referência, as distribuições potenciais fora da capa restauradas exatamente para aquelas no espaço homogêneo, para tornar o componente central do dispositivo invisível para o observador externo. De forma similar, o resultado medido para a capa DC de referência fabricada demonstrou excelente desempenho de camuflagem em boa concordância com sua simulação.

p Resultados semelhantes foram observados para o desempenho do metadispositivo controlado por luz proposto, mostrando excelente concordância entre o experimento e a simulação. Por design, esperava-se que o metadispositivo agisse como um dispositivo de ilusão em luz de campo brilhante (transformar uma percepção real em uma percepção arbitrariamente pré-controlada) e se tornasse invisível em campo escuro (obtido experimentalmente usando um material opaco para cobrir o dispositivo). O metadispositivo foi capaz de alternar entre camuflagem e ilusão, dentro de um tempo de resposta de 0,2 segundos, com base na iluminação de luz.

p Além disso, os autores foram capazes de demonstrar ilusão parcial quando parte do metadispositivo foi exposta a um campo claro, em que as simulações numéricas e os dados de medição estavam novamente em excelente concordância, para demonstrar a propriedade controlável e flexível do esquema proposto. No estudo, as simulações foram baseadas no método dos elementos finitos (FEM). Todos os resistores eram resistores de filme de metal comercial com uma precisão de 1 por cento com resistores sensíveis à luz em paralelo para realizar o metadispositivo controlado por luz proposto pela teoria do circuito. A ideia pode ser estendida a outros campos governados pela equação de Laplace, incluindo campos magnéticos e térmicos. p © 2018 Phys.org