p Agora você vê isso, agora você não. Em livros e filmes, os feiticeiros usam feitiços para tornar o visível transparente. p Na realidade, materiais com propriedades chamadas transições de fase podem realizar um truque semelhante, mudando de claro para nublado dependendo da temperatura ou aplicação de um campo elétrico.

p Uma equipe multi-institucional de pesquisadores desenvolveu uma maneira de projetar com precisão as temperaturas nas quais o dióxido de vanádio - um material usado em aplicações de alta tecnologia que vão desde casas a satélites - passará por uma transição de fase. Trabalho deles, publicado hoje no jornal Nano Letras , pode levar a novos tipos de materiais sintonizáveis ​​para óptica, camuflagem e regulação térmica.

p "Essencialmente, qualquer componente óptico seria melhor se fosse ajustável, "diz Mikhail Kats, autor sênior do estudo e professor de engenharia elétrica e de computação da Universidade de Wisconsin-Madison.

p Em vez de depender de componentes mecânicos para focar uma lente de câmera ou ocular de telescópio, um material sintonizável pode alterar suas propriedades ópticas inatas sob demanda.

p Os cientistas sabem há mais de 50 anos que substâncias como o dióxido de vanádio podem fazer a transição entre opacas e transparentes. Contudo, esses materiais normalmente mudam sob apenas um conjunto particular de condições, limitando sua aplicabilidade.

p "Na maioria dos materiais de transição de fase, a mudança ocorre em condições que estão longe da temperatura ambiente, e, portanto, são difíceis de incorporar em dispositivos úteis, "diz Kats.

p Os pesquisadores não só mudaram o ponto de mudança intrínseco do dióxido de vanádio de 155 graus Fahrenheit para abaixo de 70 graus, eles ajustaram com sucesso a transição para aquele material em uma variedade de temperaturas específicas - variando de conforto interno típico a hambúrguer médio-raro.

p "Essa descoberta vai abrir novas fronteiras em dispositivos fotônicos, "diz o colaborador Shriram Ramanathan, professor de engenharia de materiais na Purdue University.

p Adicionalmente, porque as propriedades ópticas e físicas surgem dos mesmos princípios físicos subjacentes, As condutividades térmica e elétrica do dióxido de vanádio também mudam com a transição. Esses tipos de materiais podem ser usados, por exemplo, em casas como paredes ou janelas "inteligentes" que respondem ao ambiente.

p "Objetos projetados para emitir luz com eficiência em altas temperaturas, mas não em baixas temperaturas, podem ser usados ​​como reguladores de temperatura puramente passivos que não requerem circuitos externos ou fontes de energia, "diz Kats.

p Materiais com essa versatilidade sem precedentes também podem criar novos tipos de camuflagem térmica.

p "Estruturas projetadas para emitir a mesma quantidade de radiação térmica, independentemente da temperatura, podem ser usadas para ocultar objetos de câmeras infravermelhas, "diz Kats.

p Anteriormente, pesquisadores que tentam mudar as temperaturas de transição do dióxido de vanádio introduzem impurezas enquanto tentam alterar uniformemente toda a superfície do material.

p Em vez de, Kats e seus colegas bombardearam regiões específicas do dióxido de vanádio com íons energéticos. A irradiação de íons cria defeitos nos materiais, geralmente um efeito colateral não intencional. Contudo, colaborador Carsten Ronning, professor de física do estado sólido na Universidade Friedrich Schiller de Jena, na Alemanha, diz que o avanço dos pesquisadores capitaliza esses defeitos.

p "A beleza da nossa abordagem é que aproveitamos os defeitos 'indesejados', " ele diz.

p Direcionar o feixe de íons em regiões específicas de uma superfície permitiu aos pesquisadores fazer modificações em nanoescala no material.

p "Podemos controlar com precisão a temperatura de transição em qualquer lugar da amostra, com precisão de aproximadamente 20 nanômetros, "Kats diz." Temos sido capazes de usar este método para criar materiais eficazes que têm várias transições de fase ao mesmo tempo. "

p Essa técnica permitiu que eles projetassem e criassem um novo polarizador óptico que muda a seletividade com base na temperatura.