Um novo metamaterial óptico torna possível o verdadeiro vidro unidirecional
Metaátomo óptico de Tellegen à base de cobalto e metamaterial isotrópico de Tellegen com seus parâmetros de material efetivos. um metaátomo Uniaxial Tellegen operando no visível. b Esquemas do metamaterial óptico Tellegen em massa com metaátomos de cobalto-silício. As setas amarelas representam as orientações da magnetização local em nanocilindros ferromagnéticos de domínio único. Parâmetros efetivos do metamaterial em b:(c) permissividade relativa, (d) permeabilidade relativa e (e) parâmetro de Tellegen em massa. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45225-y Uma nova abordagem permitiu aos investigadores da Universidade de Aalto conceber um tipo de metamaterial que até agora estava fora do alcance das tecnologias existentes. Ao contrário dos materiais naturais, os metamateriais e metassuperfícies podem ser adaptados para terem propriedades eletromagnéticas específicas, o que significa que os cientistas podem criar materiais com características desejáveis para aplicações industriais.
O novo metamaterial aproveita o efeito magnetoelétrico não recíproco (NME). O efeito NME implica uma ligação entre propriedades específicas do material (sua magnetização e polarização) e os diferentes componentes do campo da luz ou de outras ondas eletromagnéticas. O efeito NME é insignificante em materiais naturais, mas os cientistas têm tentado melhorá-lo usando metamateriais e metassuperfícies devido ao potencial tecnológico que isso desbloquearia.
O trabalho está publicado na revista Nature Communications .
"Até agora, o efeito NME não levou a aplicações industriais realistas. A maioria das abordagens propostas só funcionariam para microondas e não para luz visível, e também não poderiam ser fabricadas com a tecnologia disponível", diz Shadi Safaei Jazi, doutorando. pesquisador da Aalto. A equipe projetou um metamaterial óptico NME que pode ser criado com a tecnologia existente, usando materiais convencionais e técnicas de nanofabricação.
O novo material abre aplicações que, de outra forma, precisariam de um forte campo magnético externo para funcionar – por exemplo, criando vidro verdadeiramente unidirecional. O vidro atualmente vendido como "unidirecional" é apenas semitransparente, deixando a luz passar em ambas as direções. Quando o brilho é diferente entre os dois lados (por exemplo, dentro e fora de uma janela), ele funciona como um vidro unidirecional. Mas um vidro unidirecional baseado em NME não precisaria de diferença de brilho porque a luz só poderia passar por ele em uma direção.
“Imagine ter uma janela com aquele vidro em sua casa, escritório ou carro. Independentemente da luminosidade externa, as pessoas não conseguiriam ver nada lá dentro, enquanto você teria uma vista perfeita da sua janela”, diz Safaei. Se a tecnologia tiver sucesso, este vidro unidirecional também poderá tornar as células solares mais eficientes, bloqueando as emissões térmicas que as células existentes irradiam de volta para o sol, o que reduz a quantidade de energia que captam.
Mais informações: Shadi Safaei Jazi et al, metamaterial óptico Tellegen com magnetização espontânea, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-45225-y Informações do diário: Comunicações da Natureza
