Um grupo internacional de cientistas demonstrou pela primeira vez a possibilidade de uma implementação simples da chamada refração negativa da luz, quando a luz, ao passar pela fronteira que separa os meios, é refratada na outra direção, contrariando todas as leis da óptica. Isto não é um milagre. O fenômeno foi teoricamente comprovado há cerca de 60 anos. Mas para implementá-lo, foram utilizados metamateriais, o que é complicado e não funciona completamente. Cientistas provaram que tudo pode ser muito mais simples.
Fonte da imagem: Universidade Lancaster
Como se sabe, a luz – os fótons – interage com a matéria principalmente através de seu componente elétrico, e não de seu componente magnético. Fótons de um determinado comprimento de onda são absorvidos pelos elétrons nos átomos, os elétrons se movem para um novo nível de energia e então, já excitados, emitem fótons, retornando ao seu estado anterior, e os fótons voam mais longe na direção prescrita a eles pela natureza.
Uma equipe de cientistas da Universidade Britânica de Lancaster e dos Laboratórios de Pesquisa Básica NTT do Japão criaram, átomo por átomo, um estado da estrutura cristalina em que um grupo de átomos, em vez de cada átomo individualmente, como na natureza, era responsável pela interação com os fótons. O que entrou em contato com a luz foi, na verdade, uma rede cristalina pura – um certo material, não um metamaterial – uma construção sujeita a defeitos e efeitos de absorção de radiação com sua conversão em calor e perdas associadas. Obviamente, o novo método é vantajoso para todos os lados, embora sua implementação não seja tão simples quanto parece à primeira vista.
Em essência, estamos falando sobre a criação de matrizes atômicas. Eles são criados sob rigoroso controle e gerenciamento, garantindo sempre o mesmo resultado. No experimento, os pesquisadores organizaram átomos em uma rede cristalina periódica convencional, aprisionando-os em uma onda estacionária de radiação luminosa. Os cientistas o descreveram como uma “caixa de ovos” feita de luz.
O professor Janne Ruostekoski, da Universidade de Lancaster, disse: “Nesses casos, os átomos interagem entre si por meio do campo de luz, reagindo coletivamente em vez de independentemente. Isso significa que a reação de um único átomo não é mais um simples guia para o comportamento de todo o conjunto. Em vez disso, interações coletivas dão origem a novas propriedades ópticas, como a refração negativa [da luz], que não podem ser previstas pelo estudo individual de átomos.”
O apelo da refração negativa está em suas aplicações potencialmente revolucionárias, como a criação de lentes perfeitas ou superlentes capazes de focalizar e gerar imagens além do limite de difração, permitindo litografia semicondutora com resolução subnanométrica ou desenvolvendo dispositivos de camuflagem que tornam objetos invisíveis.