Novas lentes ultrafinas podem revolucionar dispositivos ópticos compactos

Pesquisadores da Universidade de Tóquio, e da JSR Corp, no Japão, desenvolveram lentes ópticas ultrafinas, simples o suficiente para serem produzidas em massa, semelhantes aos microchips, o que pode inaugurar uma nova geração de dispositivos ópticos compactos. A equipe fabricou e testou lentes planas, conhecidas como placas de zona de Fresnel (FZPs), utilizando, pela primeira vez, apenas equipamentos comuns na indústria, como a máquina i-line stepper. Embora os produtos planos ainda não tenham a eficiência dos tradicionais, têm o potencial de revolucionar indústrias como astronomia, saúde e eletrônicos.

Embora já existam lentes planas, como as metalentes, elas são caras e complexas, com uma disponibilidade limitada. Para aumentar a qualidade e eficiência dos dispositivos e, ao mesmo tempo, reduzir custos, pesquisadores e fabricantes têm explorado alternativas. As FZPs se destacam como uma boa opção para dispositivos ópticos em que o espaço é uma preocupação importante. Pela primeira vez, os pesquisadores criaram amostras dessas lentes com apenas alguns passos simples, utilizando máquinas padrão da indústria.

“Nós desenvolvemos um método simples e passível de produção em massa para FZPs usando um sistema comum de litografia semicondutora, o stepper”, afirmou o professor Kuniaki Konishi, do Instituto de Ciência e Tecnologia de Fotões da Universidade de Tóquio. “Isso foi possível graças a um tipo especial de fotossensível, ou máscara, chamado color resist, projetado originalmente para ser usado em filtros de cor. Ao simplesmente revestir, expor e desenvolver esse material, conseguimos produzir lentes capazes de focar a luz visível até 1,1 micrômetro, cerca de 100 vezes mais fino do que um fio de cabelo humano.”

As novas FZPs têm uma eficiência de captação de luz de apenas 7%, o que resulta em imagens com bastante ruído. No entanto, a equipe está trabalhando em formas de aumentar essa função em quatro vezes. Essa melhoria exigirá um maior controle sobre as propriedades físicas dos materiais, algo que os pesquisadores não conseguiram realizar ainda, mas que é tecnicamente possível.

“Além de fabricar as FZPs de forma eficiente, também desenvolvemos simulações que se mostraram bastante precisas em relação aos nossos experimentos. Isso significa que poderíamos personalizar o design das lentes para se adequar a aplicações específicas em diferentes áreas, como a medicina, antes de iniciar a produção”, explicou Konishi. “Além disso, vislumbramos benefícios ambientais e econômicos, já que, ao contrário dos métodos tradicionais de fabricação, o processo de produção das FZPs elimina a necessidade de produtos químicos tóxicos de corrosão e reduz significativamente o consumo de energia.”

Embora ainda demore para que as FZPs permitam capturar momentos com alta fidelidade visual em smartphones ultrafinos, a tecnologia, ou algo inspirado nela, deve surgir em breve.

Supercondutores

Pesquisadores do Centro de Supercondutividade da Universidade de Houston, no Texas, desenvolveram uma pesquisa avançada na aplicação dos supercondutores em alta temperatura e pressão ambiente. A ideia é usá-los nas tecnologias de eficiência energética. É que quando um elemento atinge uma temperatura considerada crítica, sua resistência elétrica cai a zero. O que facilita para que a corrente elétrica flua indefinidamente sem nenhuma perda de energia. 

No estudo publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences, os professores Liangzi Deng e Paul Ching-Wu Chu do Departamento de Física da UH se propuseram a levar o BST a um estado supercondutor sob pressão, sem alterar sua fórmula química nem estrutura.

“Essa conexão entre pressão, topologia e supercondutividade despertou nosso interesse”, disse Deng. “(O problema é que) muitos dos supercondutores mais interessantes só funcionam sob pressão, tornando-os difíceis de estudar e de usar em aplicações práticas”, acrescentou Chu. Aplicando uma técnica, desenvolvida conforme o protocolo de resfriamento por pressão, Deng e Chu estabilizaram os estados supercondutores induzidos por alta pressão do BST na pressão ambiente, o que significa que não são necessários ambientes especiais de alta pressão.