p (PhysOrg.com) - Um jogo em nanoescala de "agora você vê, agora você não "pode ​​contribuir para a criação de metamateriais com propriedades ópticas úteis que podem ser ativamente controladas, de acordo com cientistas da Rice University. p Um laboratório de arroz liderado pelo químico Stephan Link descobriu uma maneira de usar cristais líquidos para controlar a luz espalhada por nanobastões de ouro. Os pesquisadores usam voltagem para manipular com sensibilidade o alinhamento das moléculas de cristal líquido que alternadamente bloqueiam e revelam a luz das partículas; os nanobastões de ouro coletam e retransmitem luz em uma direção específica.

p A pesquisa foi relatada na revista American Chemical Society Nano Letras .

p Parece simples, mas Link disse que a técnica levou dois anos para ser refinada a ponto de a luz das nanopartículas ser completamente controlada.

p "A chave para a nossa abordagem é a rotação no plano das moléculas de cristal líquido cobrindo nanobastões de ouro individuais que atuam como antenas ópticas, "disse Link, professor assistente de química e engenharia elétrica e da computação. "Aprender como nossos dispositivos funcionam foi empolgante e nos deu muitas idéias de como manipular a luz em nanoescala."

p Link disse que o dispositivo é na verdade uma super placa de meia onda, uma versão refinada de um dispositivo padrão que altera a polarização da luz.

p Com o novo dispositivo, a equipe espera ser capaz de controlar a luz de qualquer nanoestrutura que se espalhe, absorve ou emite luz, até mesmo pontos quânticos ou nanotubos de carbono. "A luz só precisa ser polarizada para funcionar, "disse Link, que estuda as propriedades plasmônicas das nanopartículas e recentemente escreveu uma perspectiva sobre as pesquisas recentes de seu grupo em plasmônica para o Journal of Physical Chemistry Letters. (Veja um vídeo de Link e sua equipe aqui.)

p Na luz polarizada, como a luz do sol refletindo na água, as ondas de luz estão alinhadas em um plano particular. Ao mudar a direção de seu alinhamento, os cristais líquidos podem bloquear ou filtrar a luz de maneira ajustável.

p A equipe do Rice usou nanobastões de ouro como fonte de luz polarizada. As hastes atuam como antenas ópticas; quando iluminado, seus plasmons de superfície reemitem luz em uma direção específica.

p Em seu experimento, a equipe colocou nanobastões depositados aleatoriamente em uma série de eletrodos alternados em uma lâmina de vidro; eles adicionaram um banho de cristal líquido e uma lamínula. Um revestimento de poliimida na lamínula superior forçou os cristais líquidos a se orientarem paralelamente aos eletrodos.

p Os cristais líquidos nesta fase homogênea bloquearam a luz dos nanobastões virados para um lado, enquanto deixa a luz dos nanobastões apontada para outro caminho passar por um polarizador para o detector.

p O que aconteceu então foi notável. Quando a equipe aplicou apenas quatro volts aos eletrodos, cristais líquidos flutuando nas proximidades dos nanobastões se alinharam com o campo elétrico entre os eletrodos, enquanto os cristais acima dos eletrodos, ainda sob a influência do revestimento de lamínula, ficou parado.

p A nova configuração dos cristais - chamada de fase nemática torcida - agia como uma veneziana que trocava os sinais dos nanobastões como um semáforo.

p "Não achamos que esse efeito dependa dos nanobastões de ouro, "Link disse." Poderíamos ter outros nanoobjetos que reagem com a luz de forma polarizada, e então poderíamos modular sua intensidade. Torna-se um polarizador sintonizável. "

p Crítico para o sucesso do experimento foi a lacuna - em torno de 14 mícrons - entre a parte superior dos eletrodos e a parte inferior da lamínula. "A espessura desta lacuna determina a quantidade de rotação, "Link disse." Porque nós criamos o nemático torcido no plano e tem uma certa espessura, sempre obtemos uma rotação de 90 graus. Isso é o que o torna uma placa de super meia onda. "

p Link vê um grande potencial para a técnica quando usada com uma série de nanopartículas orientadas em direções específicas, em que cada partícula seria completamente controlável, como um interruptor.