Qual é o caminho exato da luz dentro de um material altamente espalhado, como tinta branca? Esta é uma pergunta impossível de responder, como as partículas dentro da tinta são distribuídas aleatoriamente. Esse, ao mesmo tempo, é uma propriedade muito atraente para a aplicação de fotônica em aplicações de segurança não hackáveis. Ainda, você gostaria de dar uma olhada dentro para ver o que está acontecendo. Por esta razão, pesquisadores da Universidade de Twente (MESA + Institute), construiu um microcubo de dispersão de luz que é aleatório e controlado. Por mais contraditório que pareça, esta é uma forma de saber exatamente o que está acontecendo por dentro. Os resultados da pesquisa estão em Materiais Óticos Avançados .

Pesquisas anteriores de pesquisadores da UT demonstraram a maneira como a luz pode ser controlada, mesmo quando viaja por meio de dispersão aleatória como tinta branca. Isso pode levar a um cartão de crédito que não pode ser hackeado, ou novas aplicações de imagens médicas. Em resumo:os pesquisadores sabem como a luz incide nas superfícies, e pode até prever como isso vai sair. Mas o caminho que percorre é desconhecido. Por que não inverter a questão, os cientistas da UT pensaram:vamos criar uma estrutura que conheçamos precisamente e que seja aleatória ao mesmo tempo. Na prática:vamos fazer um pequeno cubo com centenas de nanobastões dentro. Embora pareçam organizados em total aleatoriedade, você sabe exatamente onde essas hastes estão, e, portanto, onde a luz está, em qualquer momento.

Doce turco de tamanho reduzido

Isso é feito usando uma tecnologia de impressão 3D de precisão chamada gravação direta a laser, disponível no MESA + NanoLab da UT. Os nanobastões são escritos usando um laser e um material especial de gel. Após o endurecimento, o material intermediário é lavado. Um cubo em forma de esponja permanece. O tamanho do cubo é 15 x 15 x 15 mícrons, por exemplo, com 400 a 2.000 nanobastões dentro. A questão é:qual parte da luz incidente sai, e de que forma isso é influenciado pelo número de hastes? Para um número menor de hastes - menos aleatoriedade - mais luz viaja direto pelo material e sai no local que você esperaria. Para números mais altos, a luz também sai em outros locais, a pesquisa mostra.

Em sua publicação anterior, usando um paradoxo clássico da matemática, os pesquisadores do UT demonstraram como essas hastes devem ser organizadas para obter uma distribuição homogênea em todo o cubo. Este é um desafio de fabricação, também:mesmo que a estrutura pareça ótima de fora, pode haver um pedaço de polímero endurecido no centro do cubo que substitui totalmente os efeitos desejados. Imagens usando microscopia especial de raios-X, disponível em Grenoble, mostre que todo o cubo consiste nas hastes esperadas.

Esta pesquisa fornece mais informações sobre a dispersão de luz dentro de materiais organizados aleatoriamente. Ajuda a definir as condições de contorno para aplicações em segurança da informação ou imagem, "diz o líder de pesquisa Pepijn Pinkse do grupo Complex Photonic Systems, parte do Instituto de Nanotecnologia MESA + da UT.

O papel, "Meio de dispersão fotônica determinística e controlável via gravação direta a laser, "é publicado online em Materiais Óticos Avançados .