Revestimento ptico absorve e reflete a mesma cor

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Materiais Avanados

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/02/2021

O material poder ser usado para tornar os painis solares capazes de aproveitar a luz e o calor do Sol.[Imagem: J. Adam Fenster/Universidade Rochester]

Reflexo e absoro simultneas

Segundo as teorias tradicionais da ptica, um material adquire sua cor caracterstica ao refletir um determinado comprimento de onda e absorver os demais.

Mas um novo material apresenta pela primeira vez a capacidade de absorver e transmitir o mesmo comprimento de onda.

“Antes da nossa tecnologia, o nico revestimento que poderia fazer isso era um espelho dieltrico multicamadas, que muito mais espesso, sofre de forte dependncia angular e muito mais caro de fazer. Assim, nosso revestimento pode ser uma alternativa de baixo custo e alto desempenho. A estreiteza da luz refletida importante porque queremos ter um controle muito preciso do comprimento de onda,” disse o professor Chunlei Guo, da Universidade de Rochester (EUA).

Revestimentos pticos tm sido largamente usados para refletir melhor certos comprimentos de onda da luz ou, inversamente, para transmitir melhor certos comprimentos de onda atravs deles. Por exemplo, os revestimentos de culos refletem ou bloqueiam a luz azul prejudicial e os raios ultravioleta.

Mas, at agora, nenhum revestimento ptico conseguia refletir e transmitir simultaneamente a mesma cor – ou comprimento de onda.

Com o seu novo material, a equipe vislumbra algumas aplicaes muito interessantes, por exemplo, para separar as bandas trmica (calor) e ptica (luz) do espectro solar, o que pode melhorar a eficcia de uma vertente da energia solar que usa painis hbridos termoeltricos.

Ressonncia de Fano

O segredo do material est na ressonncia de Fano (Ugo Fano [1912-2001]), um fenmeno de espalhamento ressonante de ondas observado pela primeira vez como um princpio fundamental da fsica atmica envolvendo eltrons. Posteriormente, descobriu-se que o mesmo fenmeno pode ser observado em sistemas pticos, mas seu aproveitamento envolve projetos complexos demais para uso prtico.

A equipe de Guo agora descobriu uma maneira mais simples de aproveitar a ressonncia de Fano em seus revestimentos pticos.

Eles aplicaram uma fina pelcula do elemento semicondutor germnio, com 15 nanmetros de espessura, sobre uma superfcie metlica, criando uma superfcie capaz de absorver uma ampla faixa de comprimentos de onda. A combinao desse material com uma cavidade que suporta uma ressonncia de banda muito estreita produz uma ressonncia Fano que capaz de refletir uma faixa muito estreita de luz – em outras palavras, uma cor bastante pura.

Bibliografia:

Artigo: Fano-resonant ultrathin film optical coatingsAutores: Mohamed El Kabbash, Theodore Letsou, Sohail A. Jalil, Nathaniel Hoffman, Jihua Zhang, James Rutledge, Andrew R. Lininger, Chun-Hao Fann, Michael Hinczewski, Giuseppe Strangi, Chunlei GuoRevista: Nature NanotechnologyDOI: 10.1038/s41565-020-00841-9

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