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Um sistema desordenado com transição da absorção de banda larga para reflexão / transmissão com banda limitada, com base na teoria dos modos acoplados. Crédito: Nature Communications (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-15349-y
Os cientistas desenvolveram uma maneira de extrair uma paleta mais rica de cores do espectro disponível, aproveitando padrões desordenados inspirados na natureza que normalmente seriam vistos como pretos.
As cores que vemos na natureza geralmente vêm de padrões em nanoescala que refletem a luz de maneiras particulares. A asa de uma borboleta, por exemplo, pode parecer azul, porque pequenos sulcos na superfície da asa fazem com que apenas a luz azul seja refletida.
Quando as superfícies aparecem em preto ou branco, no entanto, geralmente ocorre porque as estruturas em nanoescala são completamente desordenadas, fazendo com que toda a luz seja absorvida ou refletida.
Uma equipe de pesquisadores liderada pela Universidade de Birmingham encontrou agora uma maneira de controlar a maneira como a luz passa por essas superfícies desordenadas para produzir cores vivas .
A equipe, que inclui colegas da Universidade Ludwig Maximilian de Munique, na Alemanha, e da Universidade de Nanjing, na China, comparou o método às técnicas que os artistas exploram há séculos. Entre os exemplos mais famosos, está a xícara Roman Lycurgus do século IV, feita de vidro que parece verde quando a luz brilha pela frente, mas vermelho quando a luz brilha por trás.
Em um avanço moderno, a equipe de pesquisa demonstrou uma maneira de controlar finamente esse efeito para produzir uma reprodução de cores extraordinariamente precisa .
As diferentes cores da imagem são representadas em diferentes espessuras de um material transparente - como vidro - em uma placa litográfica. Além disso, os pesquisadores depositaram a camada desordenada - neste caso, feita de aglomerados aleatórios de nanopartículas de ouro. Finalmente, sob essa camada, a equipe colocou um espelho para formar uma cavidade transparente. A cavidade é capaz de reter partículas de luz, ou fótons, no interior. Os fótons se comportam como ondas dentro da cavidade, ressoando em diferentes frequências abaixo da superfície litográfica e liberando cores diferentes de acordo com o comprimento de cada onda.
Ao usar essa técnica, a equipe conseguiu reproduzir uma pintura em aquarela de água chinesa com precisão de cores requintada.
O pesquisador principal, Professor Shuang Zhang, explica: "As diferentes maneiras pelas quais a natureza pode produzir cores são realmente fascinantes. Se pudermos aproveitá-las com eficiência, podemos abrir um tesouro de cores mais ricas e vivas do que já vimos".
O co-autor Dr. Changxu Liu acrescenta: "Na física, estamos acostumados a pensar que a aleatoriedade na nanofabricação é ruim, mas aqui mostramos que a aleatoriedade pode levar a ser superior a uma estrutura ordenada em algumas aplicações específicas. Além disso, a luz a intensidade dentro das estruturas aleatórias que produzimos é realmente forte - podemos usar isso em outras áreas da física, como novos tipos de tecnologias de detecção ".
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Mais informações: Peng Mao et al., Manipulando sistemas plasmônicos desordenados por cavidade externa com transição da absorção de banda larga para a reflexão reconfigurável, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-15349-y
Informações da revista: Nature Communications
Fornecido por University of Birmingham
Fonte: Phys News / por University of Birmingham / 29-03-2020
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HélioR.M.Cabral (Economista,
Escritor e Divulgador de conteúdos da
Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).
Membro da Society for
Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA
(National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica
Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
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