Por mais de um século, revestimentos ópticos têm sido usados ​​para refletir melhor certos comprimentos de onda de luz de lentes e outros dispositivos ou, por outro lado, para transmitir melhor certos comprimentos de onda através deles. Por exemplo, os revestimentos dos óculos coloridos refletem, ou "bloquear, "luz azul prejudicial e raios ultravioleta.

Mas até agora, nenhum revestimento óptico jamais foi desenvolvido que pudesse refletir e transmitir simultaneamente o mesmo comprimento de onda, ou cor.

Em um jornal em Nature Nanotechnology , pesquisadores da University of Rochester e Case Western Reserve University descrevem uma nova classe de revestimentos ópticos, os chamados Fano Resonance Optical Coatings (FROCs), que pode ser usado em filtros para refletir e transmitir cores de notável pureza.

Além disso, o revestimento pode ser feito para refletir totalmente apenas uma faixa de comprimento de onda muito estreita.

"A estreiteza da luz refletida é importante porque queremos ter um controle muito preciso do comprimento de onda, "diz o autor correspondente Chunlei Guo, professor do Instituto de Óptica de Rochester. "Antes de nossa tecnologia, o único revestimento que poderia fazer isso era um espelho dielétrico multicamadas, que é muito mais espesso, sofre de uma forte dependência angular, e é muito mais caro de fazer. Assim, nosso revestimento pode ser uma alternativa de baixo custo e alto desempenho. "

Os pesquisadores vislumbram algumas aplicações para a nova tecnologia. Por exemplo, eles mostram como os FROCs podem ser usados ​​para separar bandas térmicas e fotovoltaicas do espectro solar. Essa capacidade pode melhorar a eficácia dos dispositivos que usam a geração de energia híbrida termoelétrica como uma opção de energia solar. "Direcionar apenas a banda útil do espectro solar para uma célula fotovoltaica evita seu superaquecimento, "diz Guo.

A tecnologia também pode levar a um aumento de seis vezes na vida útil de uma célula fotovoltaica. E o resto do espectro "é absorvido como energia térmica, que poderia ser usado de outras maneiras, incluindo armazenamento de energia durante a noite, geração da eletricidade, saneamento de água movido a energia solar, ou aquecendo um suprimento de água, "Guo diz.

"Esses revestimentos ópticos podem claramente fazer muitas coisas que outros revestimentos não podem fazer, "Guo acrescenta. Mas, como acontece com outras novas descobertas, "levará um pouco de tempo para que nós ou outros laboratórios estudemos isso mais a fundo e apresentemos mais aplicações.

"Mesmo quando o laser foi inventado, as pessoas ficaram inicialmente confusas sobre o que fazer com isso. Foi uma novidade procurar um aplicativo. "

Laboratório de Guo, o Laboratório de Laser Femtosegundo de Alta Intensidade, é conhecido por seu trabalho pioneiro no uso de lasers de femtosegundo para gravar propriedades exclusivas em superfícies de metal.

O projeto FROC resultou de um desejo de explorar maneiras "paralelas" de criar superfícies únicas que não envolvam gravação a laser. "Algumas aplicações são mais fáceis com laser, mas outros são mais fáceis sem eles, "Guo diz.

Ressonância Fano, em homenagem ao físico Ugo Fano, é um fenômeno de espalhamento de onda generalizado, observado pela primeira vez como um princípio fundamental da física atômica envolvendo elétrons. Mais tarde, pesquisadores descobriram que o mesmo fenômeno também pode ser observado em sistemas ópticos. "Mas isso envolveu projetos muito complexos, "Guo diz.

Guo e seus colegas encontraram uma maneira mais simples de aproveitar as vantagens da ressonância Fano em seus revestimentos ópticos.

Eles aplicaram um fino, Filme de germânio com 15 nanômetros de espessura em uma superfície de metal, criando uma superfície capaz de absorver uma ampla faixa de comprimentos de onda. Eles combinaram isso com uma cavidade que suporta uma ressonância de banda estreita. As cavidades acopladas exibem ressonância Fano que é capaz de refletir uma faixa muito estreita de luz.