Os metamateriais e a manta de invisibilidade Ciência Nordestina

Para os físicos significa produzir materiais com índice de refração negativo, viabilizando uma superfície que não seja “tocada” pela luz – ou seja, invisível

Os metamateriais, como o próprio nome indica, são materiais que apresentam propriedades para além daquelas encontradas na natureza. Inicialmente pensados por Victor Veselago (1967), estes materiais permaneceram no limbo da ficção científica até 2006, quando pesquisadores da Universidade Duke e da Imperial College mostraram que seria possível torcer e girar feixes de micro-ondas, ao construir estruturas com blocos de construção de ordem de décimos de milimetros – isso torna possível manipular uma radiação com comprimento de onda na faixa de 0.1 m a 0.001 m.

Este “torcer e girar” a luz é uma das aplicações mais espantosas dos metamateriais. Para os físicos significa produzir materiais com índice de refração negativo, enquanto que para a população isso representa produzir de um manto de invisibilidade. Mas… seria mesmo possível vestir uma chapa de chuva e ser totalmente invisível com ela?

Antes de responder a esta pergunta, precisamos entender o princípio físico da invisibilidade.
Já sabemos que a luz muda sua velocidade de propagação quando atravessa meios diferentes (isso que gera a impressão de vermos um canudo “quebrado” quando está imerso em um copo de água. A medida desta mudança na velocidade de propagação é feita pelo índice de refração.

Na natureza, alguns materiais têm índice de refracção maior que outros – em comum todos têm índice de refração positivo. A produção de metamateriais pode viabilizar a existência de sistemas com índice de refração negativo: a luz passaria então a se curvar para o lado “errado” ao se propagar neste material – também conhecido como material canhoto. Este é o primeiro passo para permitir com que a luz contorne a superfície (dê voltas ao redor do meio) viabilizando a concepção de uma superfície que não seja efetivamente “tocada” pela luz – ou seja, uma superfície invisível.

A personagem Sheila e sua capa de invisibilidade, do desenho Caverna do dragão.

A grande dificuldade em produzir superfícies invisíveis é o comprimento de onda da luz na região do visível – para fazer com que a luz visível contorne os obstáculos é necessário que estes tenham a dimensão de poucos nanometros (1 a 50 nm – 0,00000005 m).

Uma forma de contornar esta tarefa de manipulação atômica tem tido sucesso com a manipulação de guias de ondas plasmonicos (materiais a base de nanopartículas de ouro e prata) o que vem a potencializar tanto o índice de refração negativo quanto a produção de super lentes. Inicialmente estão sendo montadas estruturas em pequenas dimensões, como selos holográficos, para que então se possa expandir a tecnologia para peças maiores.

A nanotecnologia vem mostrando que a ficção cientifica vem sendo praticamente a antecipação da realidade. E lá na frente, quem sabe, estaremos nós a presentear os nossos netinhos com uma capa de invisibilidade, tal qual fez o Mestre dos Magos e a Sheila em Caverna do Dragão.

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Helinando Oliveira é Professor da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf) desde 2004 e coordenador do Laboratório de Espectroscopia de Impedância e Materiais Orgânicos (LEIMO).

Helinando Oliveira