p Dois engenheiros da Universidade da Pensilvânia propuseram a possibilidade de metamateriais bidimensionais. Esses metamateriais de um átomo de espessura podem ser obtidos controlando a condutividade das folhas de grafeno, que é uma única camada de átomos de carbono. p Professor Nader Engheta e estudante de graduação Ashkan Vakil, ambos do Departamento de Engenharia Elétrica e de Sistemas da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn, publicou sua pesquisa teórica na revista Ciência .

p O estudo dos metamateriais é um campo interdisciplinar da ciência e da engenharia que cresceu consideravelmente nos últimos anos. Tem como premissa a ideia de que os materiais podem ser projetados de modo que suas qualidades gerais de onda não dependam apenas do material de que são feitos, mas também do padrão, forma e tamanho das irregularidades, conhecido como "inclusões, "ou" metamoléculas "que estão incorporadas no meio hospedeiro.

p "Ao projetar as propriedades das inclusões, bem como suas formas e densidade, você consegue na propriedade a granel algo que pode ser incomum e não prontamente disponível na natureza, "Disse Engheta.

p Essas propriedades incomuns geralmente têm a ver com a manipulação de ondas eletromagnéticas (EM) ou acústicas; nesse caso, são ondas EM no espectro infravermelho

p Mudando a forma, velocidade e direção desses tipos de ondas é um subcampo de metamateriais conhecido como "óptica de transformação" e pode encontrar aplicações em tudo, desde telecomunicações a geração de imagens e processamento de sinais.

p A pesquisa de Engheta e Vakil mostra como a ótica de transformação pode agora ser alcançada usando grafeno, uma rede de carbono com a espessura de um único átomo.

p Pesquisadores, incluindo muitos na Penn, têm dedicado um esforço considerável no desenvolvimento de novas maneiras de fabricar e manipular o grafeno, como sua condutividade sem precedentes teria muitas aplicações no campo da eletrônica. O interesse de Engheta e Vakil pelo grafeno, Contudo, Isso se deve a sua capacidade de transportar e guiar ondas EM além de cargas elétricas e ao fato de sua condutividade poder ser facilmente alterada.

p Aplicando voltagem direta a uma folha de grafeno, por meio de placa de aterramento paralela à folha, muda a condutividade do grafeno às ondas EM. A variação da tensão ou da distância entre a placa de aterramento e o grafeno altera a condutividade, "assim como ajustar um botão, "Disse Engheta.

p "Isso permite que você altere a condutividade de diferentes segmentos de uma única folha de grafeno de forma diferente uma da outra, "disse ele. E se você pode fazer isso, você pode navegar e manipular uma onda com esses segmentos. Em outras palavras, você pode fazer óptica de transformação usando grafeno. "

p Neste casamento entre grafeno e metamateriais, as diferentes regiões de condutividade no efetivamente bidimensional, A folha de um átomo de espessura funciona como as inclusões físicas presentes nas versões tridimensionais.

p Os exemplos que Engheta e Vakil demonstraram com modelos de computador incluem uma folha de grafeno com duas áreas que têm condutividades diferentes, um que pode suportar uma onda, e um que não pode. O limite entre as duas áreas atua como uma parede, capaz de refletir uma onda EM guiada no grafeno da mesma forma que faria em um espaço tridimensional.

p Outro exemplo envolve três regiões, um que pode suportar uma onda rodeada por duas que não podem. Isso produz um "guia de ondas, "que funciona como um cabo de fibra óptica de um átomo de espessura. Um terceiro exemplo se baseia no guia de ondas, adicionar outra região sem suporte para dividir o guia de ondas em dois.

p "Podemos 'domar' a onda para que ela se mova e dobre como quisermos, "Engheta disse." Em vez de brincar com a fronteira entre duas mídias, estamos pensando em mudanças de condutividade em uma única folha de grafeno. "

p Outras aplicações incluem lentes e a capacidade de fazer transformações de Fourier "planas", um aspecto fundamental do processamento de sinal que é encontrado em quase todas as peças de tecnologia com componentes de áudio ou visuais.

p "Isso abrirá o caminho para os dispositivos ópticos mais finos que se possa imaginar, "Engheta disse." Você não pode ter nada mais fino do que um átomo! "