Os metamateriais, notoriamente comparados à capa invisível de Harry Potter, são nanoestruturas artificiais projetadas para manipular as propriedades da luz. Porém, a aplicação prática desta tecnologia na vida cotidiana depende da comercialização do processo de fabricação que exige custos significativos.



Uma equipe de pesquisa liderada pelo Professor Junsuk Rho do Departamento de Engenharia Mecânica e do Departamento de Engenharia Química, pelo pesquisador Won-Geun Kim e Ph.D. o candidato Hongyoon Kim, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), desenvolveu uma abordagem.

Seu método combina nanoimpressão tridimensional com tecnologia de co-montagem, aproximando os metamateriais de se tornarem comercialmente disponíveis. Os resultados da pesquisa foram apresentados em Small .

Tradicionalmente, os metamateriais são criados através da deposição de camadas físicas e químicas em materiais como silício e resina (plástico), seguido por um processo denominado litografia. Lamentavelmente, este método é caro e limitado em termos de materiais aplicáveis. Consequentemente, a comunidade académica mudou recentemente o seu foco para a criação de metamateriais através da montagem de partículas, em vez do dispendioso processo de raspagem da superfície.

Nesta pesquisa, a equipe de pesquisa empregou uma combinação de nanoimpressão tridimensional e técnicas de co-montagem. Inicialmente, eles criaram metamoléculas semelhantes a framboesa usando sílica (vidro) e nanopartículas de ouro de tamanhos variados. Posteriormente, essas estruturas semelhantes a framboesas foram empilhadas umas sobre as outras, resultando na criação bem-sucedida de metamateriais de tamanho milimétrico.

Em essência, a equipe de pesquisa desenvolveu uma tecnologia de processo que permite a produção econômica de metamateriais nos formatos desejados, em oposição aos métodos convencionais e mais caros.

Os experimentos conduzidos demonstraram as capacidades de controle de luz dos metamateriais gerados através do processo da equipe. Notavelmente, houve uma redução significativa na luz espalhada na região visível. Esta pesquisa marca o primeiro exemplo de verificação das propriedades ópticas de metamoléculas em solução usando estruturas de tamanho milimétrico.

Essa abordagem permite que os resultados sejam observados a olho nu ou através de um simples microscópio, eliminando a necessidade de equipamentos especializados para verificação. Além disso, a equipe obteve um controle preciso sobre as propriedades ópticas ajustando a proporção de nanopartículas de sílica e ouro dentro do metamaterial.

O professor Junsuk Rho, que liderou a pesquisa, afirmou:"Esta inovação permite o projeto e implementação de nanofótons de forma livre, superando as limitações dos processos existentes de fabricação de metamateriais. A versatilidade desta tecnologia oferece uma ampla gama de opções de materiais, incluindo pontos quânticos, partículas de catalisador , e polímeros, tornando-o aplicável a diversos campos, desde sensores a monitores, além de pesquisa de metamateriais."

Mais informações: Won-Geun Kim et al, Fibras de metamoléculas autônomas e de forma livre adaptando magnetismo óptico artificial, pequeno (2023). DOI:10.1002/smll.202303749
Informações do diário: Pequeno

Fornecido pela Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang