Conceito de metamateriaisMetamateriais são substâncias não encontradas na natureza e criadas pela incorporação de implantes minúsculos num material que forçam a radiação eletromagnética ou a luz a se dobrarem em formas não-convencionais. O metamaterial criado pelos cientistas da Universidade de Duke (EUA) é composto por uma mistura de cerâmica, Teflon, compósitos de fibra e componentes de metal.

Alguns metamateriais têm índice de refração negativo, uma propriedade óptica que pode ser usada para criar “superlentes”. Esta tecnologia é chamada imagem subwavelength ou sub onda de luz. Os metamateriais seriam usada na fase de matriz óptica, uma tecnologia que pode tornar os hologramas perfeitos em uma tela 2D. Estes hologramas seriam tão perfeitos que você poderia estar a 15 cm da tela, olhando para a “distância” com óculos especiais e nem mesmo perceber que é um holograma.

Com o dobramento da luz, no futuro, os metamateriais poderão resultar em “capas” de invisibilidade

Com o dobramento da luz, no futuro, os metamateriais poderão resultar em “capas” de invisibilidade

O efeito do metamaterial é análogo a um fluxo de movimento rápido com uma pedra no seu centro. A água que flui é forçada em torno da pedra para encontrar de novo no outro lado. Não há nenhuma evidência de que a pedra existe mesmo rio abaixo. Da mesma forma, o metamaterial pode dobrar as ondas de luz em torno de um objeto, tornando o objeto invisível no interior do metamaterial. A chave para entender o metamaterial é perceber a sua capacidade para manipular o índice de refração da luz.

O termo “metamaterial” se refere a qualquer material que tenha suas propriedades a partir da estrutura ao invés de composição. Metamateriais têm sido utilizados para criar mantos de invisibilidade para microondas, mantos de invisibilidade 2D e materiais com outras propriedades ópticas incomuns. A madrepérola, por exemplo, obtém sua cor do arco-íris a partir de metamateriais de origem biológica.

Metamateriais (materiais artificiais) podem apresentar características eletromagnéticas diferentes de quaisquer materiais convencionais. Índice de refração negativo e magnetismo artificial são alguns exemplos de propriedades que podem ser obtidas e controlados por estes materiais.

Madrepérola possui metamateriais de origem biológica

Madrepérola possui metamateriais de origem biológica

Em geral, metamateriais têm a escala de comprimento característica de elementos muito menores do que o comprimento de onda de radiação. Eles, portanto, podem, em boa aproximação ser considerados meios contínuos com algumas propriedades eletrodinâmicas eficazes.

Geralmente, o índice de refração de uma substância é uma constante. Um feixe de luz que entra um pedaço de vidro é dobrado com um ângulo constante e, em seguida, continua em linha reta. Mas imagine, por um minuto, que você pode controlar o índice de refração à vontade, de modo que ele poderia mudar em cada ponto do material. Isso é o metamaterial.

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O desafio para o futuro está em fazer estruturas que incorporem metamateriais que curvem a luz de uma vasta gama de comprimentos de onda em três dimensões. Os metamateriais atuais curvam a luz de um conjunto estreito de comprimentos de onda e em apenas uma única dimensão. Há dinheiro considerável está sendo investido em desenvolver esta tecnologia, especialmente para aplicações militares. Assim, apesar dos obstáculos, muitos físicos imaginam que a tecnologia de invisibilidade total provavelmente estará disponível dentro das próximas duas décadas.