Menor que um fio de cabelo: tecnologia com nanômetros muda hologramas

Você sabe qual o tamanho de um nanômetro? Considere o diâmetro de um fio de cabelo como referência. Calma, ainda precisamos diminuir um pouco mais. Que tal então tomarmos como base uma célula humana? Sinto informar, mas ainda não é o suficiente. Está bem, chega de mistério: um nanômetro é o equivalente a um bilionésimo de metro, ou, se preferir, o mesmo que um milímetro dividido por um milhão.

Apesar de microscópicas, estruturas em escala nanométrica estão presentes em nossa rotina dispostas a nos oferecer uma série de aplicações. A próxima delas, inclusive, pode ser a tecnologia desenvolvida por pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da USP capaz de gerar hologramas com mais qualidade.

Produzidas à base de silício em sua forma cristalina, novas nanoestruturas transmitem com maior intensidade o laser que incide em sua superfície, resultando em imagens mais definidas, tridimensionais e sem os chamados "fantasmas".

Inédita no mundo, a aplicação foi criada pelo Grupo de Metamateriais, Microondas e Óptica (GMETA) do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL) da EESC. Na pesquisa, os cientistas projetaram alguns conjuntos de nanoestruturas, chamados de metassuperfícies, a fim de controlar as propriedades da luz. "Uma tendência marcante no mercado tecnológico é a miniaturização dos dispositivos para torná-los cada vez mais compactos, mas sem comprometer seu desempenho. Basta ver a evolução dos celulares, notebooks e televisores ao longo dos anos, que estão ficando cada vez mais finos e eficientes em suas funções", explica Augusto Martins, doutorando da EESC e um dos autores do trabalho. Segundo ele, a versatilidade e a fácil integração a outras tecnologias são algumas das principais vantagens de miniaturizar dispositivos.

Pelo fato de absorver menos luz em comparação a outros materiais utilizados em holografia, como o silício policristalino e o silício amorfo, o silício cristalino, escolhido pelos pesquisadores para a produção das metassuperfícies, possibilita a transmissão da luz do laser de forma mais intensa.

"Tais estruturas devem ser energeticamente eficientes, ou seja, a maior parte da luz que incide sobre elas deve ser convertida de forma útil nas aplicações para as quais foram desenvolvidas", reitera Martins, que testou sua tecnologia projetando peças de xadrez holográficas.

Dois em um

Uma das metassuperfícies produzidas pelos pesquisadores trouxe outro diferencial ao trabalho: a possibilidade de observar hologramas em três dimensões. Para que isso fosse possível, foram projetadas nanoestruturas capazes de codificar dois hologramas simultaneamente, nas quais Martins aplicou a técnica de estereoscopia, responsável por proporcionar a sensação de profundidade em vídeos e imagens, obtida a partir do uso de óculos especiais. "Essa projeção, chamada de estereograma, pode ser vista a partir da sobreposição de duas fotos de uma mesma cena, gravadas com câmeras adjacentes", afirma o doutorando, que projetou figuras de pequenos aviões para validar o método.

Segundo o professor Ben-Hur Viana Borges, docente do SEL e um dos orientadores da pesquisa, as metassuperfícies são objeto recente de estudo dos pesquisadores de todo o mundo e prometem revolucionar o cenário tecnológico tanto em aplicações ópticas quanto de micro-ondas. Ele explica que a tecnologia pode ser utilizada em diversas áreas, como entretenimento, produção de lentes e até mesmo em segurança de informação. "Do ponto de vista tecnológico, nosso trabalho resultou em avanços significativos que tornam a integração dessa tecnologia no mercado cada vez mais próxima", completa o professor.

Intitulado Broadband c-Si metasurfaces with polarization control at visible wavelengths: applications to 3D stereoscopic holography, o trabalho foi destaque em publicação da Optical Society of America (OSA), importante entidade científica norte-americana que divulga pesquisas da área de óptica e fotônica. Além de Viana Borges, o estudo foi orientado pelo professor Emiliano R. Martins, do SEL, e ainda contou com a colaboração dos pesquisadores Juntao Li, Achiles da Mota, Vinicius Pepino, Yin Wang, Luiz G. Neto e Fernando Teixeira.