Um novo método de construção de materiais usando luz, desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Cambridge, poderia um dia permitir tecnologias que muitas vezes são consideradas o reino da ficção científica, como capas de invisibilidade e dispositivos de camuflagem.

Embora naves estelares camufladas não sejam uma realidade por um bom tempo, a técnica que os pesquisadores desenvolveram para construir materiais com blocos de alguns bilionésimos de metro de diâmetro pode ser usada para controlar a forma como a luz voa através deles, e funciona em grandes pedaços de uma vez. Os detalhes são publicados hoje (28 de julho) na revista. Nature Communications .

A chave para qualquer tipo de efeito de 'invisibilidade' está na forma como a luz interage com um material. Quando a luz atinge a superfície, é absorvido ou refletido, que é o que nos permite ver objetos. Contudo, por materiais de engenharia em nanoescala, é possível produzir 'metamateriais':materiais que podem controlar a maneira como a luz interage com eles. A luz refletida por um metamaterial é refratada da maneira "errada", potencialmente tornando objetos invisíveis, ou fazendo-os aparecer como outra coisa.

Metamateriais têm uma ampla gama de aplicações potenciais, incluindo detecção e melhoria da tecnologia militar stealth. Contudo, antes que os dispositivos de camuflagem se tornem realidade em uma escala maior, os pesquisadores devem determinar como fazer os materiais certos em nanoescala, e usar a luz agora é uma grande ajuda nessa nanoconstrução.

A técnica desenvolvida pela equipe de Cambridge envolve o uso de luz laser sem foco como bilhões de agulhas, costurar nanopartículas de ouro em longas cordas, diretamente na água pela primeira vez. Essas strings podem ser empilhadas em camadas, uma em cima da outra, semelhantes aos blocos de Lego. O método possibilita a produção de materiais em quantidades muito maiores do que as que podem ser feitas com as técnicas atuais.

Para fazer as cordas, os pesquisadores primeiro usaram moléculas em forma de barril chamadas cucurbiturilos (CBs). Os CBs agem como espaçadores em miniatura, permitindo um alto grau de controle sobre o espaçamento entre as nanopartículas, travando-os no lugar.

Para conectá-los eletricamente, os pesquisadores precisavam construir uma ponte entre as nanopartículas. As técnicas convencionais de soldagem não seriam eficazes, pois eles fazem com que as partículas derretam. "Trata-se de encontrar uma maneira de controlar a ponte entre as nanopartículas, "disse o Dr. Ventsislav Valev do Laboratório Cavendish da Universidade, um dos autores do artigo. "Unir algumas nanopartículas está bem, mas ampliá-lo é um desafio. "

A chave para controlar as pontes está nas cucurbiturilas:o espaçamento preciso entre as nanopartículas permite muito mais controle sobre o processo. Quando o laser está focado nas cordas de partículas em seus andaimes CB, ele produz plasmons:ondulações de elétrons nas superfícies de metais condutores. Esses elétrons que pulam concentram a energia da luz nos átomos da superfície e os unem para formar pontes entre as nanopartículas. O uso de lasers ultrarrápidos resulta na formação de bilhões dessas pontes em rápida sucessão, enfiar as nanopartículas em longas cordas, que podem ser monitorados em tempo real.

"Controlamos as dimensões de uma forma que não era possível antes, "disse o Dr. Valev, que trabalhou com pesquisadores do Departamento de Química e do Departamento de Ciência de Materiais e Metalurgia no projeto. "Este nível de controle abre uma ampla gama de aplicações práticas em potencial."