Metalente plana muda o foco sem qualquer parte mvel

Nanotecnologia

Com informações do MIT – 23/02/2021

Metalentes

O vidro polido tem estado no centro dos sistemas de imagem h sculos, dos microscpios aos telescpios. Uma curvatura precisa permite que as lentes de vidro focalizem a luz e produzam imagens ntidas, seja de uma nica clula, da pgina de um livro ou de uma galxia distante.

Mudar o foco para ver claramente em todas essas escalas normalmente requer mover fisicamente uma lente, inclinando, deslizando ou mesmo mudando a lente, geralmente com a ajuda de peas mecnicas que aumentam o volume dos dispositivos.

Agora, engenheiros do MIT, nos EUA, fabricaram uma metalente ajustvel que pode focar em objetos em vrias profundidades sem qualquer alterao em sua posio fsica ou em sua forma.

A lente, que totalmente plana, no feita de vidro slido, mas de um “material de mudana de fase” transparente que, ao ser aquecido, pode reorganizar sua estrutura atmica e, assim, mudar a maneira como o material interage com a luz.

Mudana de fase

Para lidar com a luz, a metalente – que um tipo de metamaterial – possui uma srie de nanoestruturas em sua superfcie. Ela foi construda a partir de um material comumente usado em CDs e DVDs regravveis. Chamado GST, esse material formado pelos elementos germnio (Ge), antimnio (Sb) e telrio (T), e sua estrutura interna muda quando aquecida com pulsos de laser. Isso permite que o material alterne entre os estados cristalino (transparente) e amorfo (opaco), que o mecanismo que permite que os dados armazenados nos CDs e DVDs sejam gravados, apagados e regravados.

Mikhail Shalaginov e seus colegas esculpiram a superfcie do material para criar estruturas minsculas e precisamente padronizadas, que funcionam juntas como uma metassuperfcie para refratar ou refletir a luz de maneiras precisas – conforme as propriedades do material mudam, a funo ptica da metassuperfcie varia, alterando o modo como ela interage com a luz.

Neste caso, quando o material est em temperatura ambiente, a metassuperfcie focaliza a luz para gerar uma imagem ntida de um objeto a uma certa distncia. Quando o material aquecido, sua estrutura atmica muda e, em resposta, a metassuperfcie redireciona a luz para se concentrar em um objeto mais distante.

Desta forma, esta metalente ativa pode ajustar seu foco sem a necessidade de elementos mecnicos.

Micrografias em duas resolues da superfcie da metalente.
[Imagem: Mikhail Y. Shalaginov et al. – 10.1038/s41467-021-21440-9]

Cmera infravermelha

A metalente, por enquanto, funciona apenas dentro da faixa infravermelha, mas isso j suficiente para viabilizar sistemas pticos melhores e menores para drones, cmeras trmicas e culos de viso noturna.

“Nosso resultado mostra que nossas lentes sintonizveis ultrafinas, sem partes mveis, podem obter imagens sem aberrao de objetos sobrepostos posicionados em diferentes profundidades, rivalizando com os volumosos sistemas pticos tradicionais,” disse o professor Tian Gu.

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