p Os pesquisadores em física aplicada superaram um obstáculo importante no desenvolvimento de materiais avançados, chamados metamateriais, que dobram a luz de maneiras incomuns. p Trabalhando em uma escala aplicável à luz infravermelha, a equipe de Harvard usou pulsos de laser extremamente curtos e poderosos para criar padrões tridimensionais de minúsculos pontos de prata dentro de um material. Esses pontos de metal suspensos são essenciais para a construção de dispositivos futuristas, como capas de invisibilidade.

p O novo processo de fabricação, descrito no jornal Cartas de Física Aplicada , avança a litografia de metal em nanoescala em três dimensões - e faz isso com uma resolução alta o suficiente para ser prática para metamateriais.

p "Se você quiser um metamaterial em massa para luz visível e infravermelha, você precisa incorporar partículas de prata ou ouro dentro de um dielétrico, e você precisa fazer isso em 3D, com alta resolução, "diz o autor principal Kevin Vora, um estudante de pós-graduação na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas de Harvard (SEAS).

p "Este trabalho demonstra que podemos criar pontos prateados que estão desconectados em x, y, e z, "Vora diz." Não há outra técnica que permita que você faça isso. Ser capaz de fazer padrões de nanoestruturas em 3D é um grande passo em direção ao objetivo de fazer metamateriais em massa. "

p Vora trabalha no laboratório de Eric Mazur, Balkanski Professor de Física e Física Aplicada no SEAS. Por décadas, Mazur tem usado um equipamento chamado laser de femtossegundo para investigar o quão fortemente focado, fortes rajadas de luz podem mudar o sistema elétrico, óptico, e propriedades físicas de um material.

p Quando um laser convencional brilha em um material transparente, a luz passa direto, com leve refração. O laser de femtossegundo é especial porque emite uma explosão de fótons tão brilhante quanto a superfície do sol em um flash que dura apenas 50 quatrilionésimos (5 × 10 ^-14 ) de um segundo. Em vez de brilhar através do material, essa energia fica presa dentro dele, excitando os elétrons dentro do material e alcançando um fenômeno conhecido como absorção não linear.

p Dentro do bolso onde essa energia está presa, uma reação química pode ocorrer, alterando permanentemente a estrutura interna do material. O processo já foi explorado para nanofabricação de metal 2D e 3D simples.

p "Normalmente, quando as pessoas usam lasers de femtosegundo na fabricação, eles estão criando uma estrutura de pilha de madeira:algo empilhado em outra coisa, sendo apoiado por outra coisa, "explica Mazur.

p "Se você quiser fazer uma série de pontos prateados, Contudo, eles não podem flutuar no espaço. "

p No novo processo, Vora, Mazur, e seus colegas combinam nitrato de prata, agua, e um polímero chamado PVP em uma solução, que eles assam em uma lâmina de vidro. O polímero sólido então contém íons de prata, que são foteduzidas pelos pulsos de laser fortemente focados para formar nanocristais de metal prateado, suportado pela matriz polimérica.

p A necessidade desta combinação particular de produtos químicos, nas concentrações certas, não era óbvio em trabalhos anteriores. Os pesquisadores às vezes combinam nitrato de prata com água para criar nanoestruturas de prata, mas esse processo não fornece suporte estrutural para um padrão 3D. Outro processo combina nitrato de prata, agua, PVP, e etanol, mas as amostras escurecem e degradam muito rapidamente, produzindo cristais de prata em todo o polímero.

p Com etanol, a reação acontece muito rápida e incontrolavelmente. A equipe de Mazur precisava de cristais em nanoescala, precisamente distribuído e isolado em 3D.

p "Era só uma questão de remover aquele reagente, e tivemos sorte, "Vora diz." O que foi mais surpreendente sobre isso foi como é simples. Era uma questão de usar menos. "