Lentes de Metamateriais Podem Provocar uma Transformação Disruptiva em Instrumentos Ópticos

Recentemente, uma equipe de pesquisa da Universidade de Harvard construiu uma lente de condensação plana e fina como papel, empilhando "nan tijolos" de dióxido de titânio (TiO₂) com uma altura de aproximadamente 600 nanômetros. Este novo tipo de lente pode trazer uma mudança revolucionária nos instrumentos ópticos.

As lentes são componentes indispensáveis em muitos instrumentos ópticos e produtos eletrônicos. As lentes tradicionais são geralmente feitas de vidro; no entanto, devido ao seu volume e peso inerentes, as lentes de vidro frequentemente tornam os instrumentos volumosos—esse problema se torna ainda mais pronunciado quando várias lentes são necessárias.

Metamateriais têm sido há muito tempo um foco de pesquisa importante no campo dos cristais fotônicos. A essência dos metamateriais reside em suas nanoestruturas, cujo tamanho é menor do que o comprimento de onda da luz. Essas estruturas podem "interagir de forma lúdica" com os fótons através de diferentes formas, tamanhos e arranjos: elas podem bloquear, absorver, aumentar ou refratar fótons conforme necessário.

Até agora, no entanto, os metamateriais não foram amplamente aplicados no campo das lentes ópticas. A razão principal para isso (e também uma grande diferença entre lentes de metamateriais e lentes de vidro) é que os metamateriais são altamente "seletivos em comprimento de onda" para a luz. Em outras palavras, uma lente eficaz para luz vermelha não pode focar luz verde, e vice-versa. Além disso, desenvolver materiais adequados para o espectro de luz visível (perceptível pelo olho humano) tem se mostrado bastante desafiador. Os primeiros metamateriais eram principalmente materiais de plasmon de superfície à base de silício.

Recentemente, um artigo acadêmico publicado na revista *Science* demonstrou que a aplicação prática de metamateriais está agora ao alcance. Uma equipe de pesquisa da Universidade de Harvard construiu uma lente condensadora plana e fina como papel, empilhando "nanoblocos" de dióxido de titânio (TiO₂) com uma altura de aproximadamente 600 nanômetros. O dióxido de titânio foi escolhido principalmente porque este material não apresenta absorção significativa de luz visível. Esta lente metamaterial possui uma ampliação efetiva de até 170 vezes, e a resolução das imagens ampliadas é comparável à das lentes de vidro convencionais. Este novo tipo de lente pode, de fato, trazer uma transformação revolucionária nos instrumentos ópticos.

No entanto, as lentes de metamateriais atualmente só podem ser aplicadas em instrumentos que utilizam lasers (um tipo de onda eletromagnética com um único comprimento de onda). Se o desafio de lidar com comprimentos de onda compostos for superado algum dia, todos os instrumentos ópticos passarão por uma mudança disruptiva. Uma vez que esse avanço seja alcançado, o tamanho das lentes ópticas será significativamente reduzido, seus custos cairão drasticamente e nossa compreensão da maioria dos dispositivos ópticos existentes também passará por uma transformação disruptiva.