O que é um Metamaterial?

Um metamaterial é um material com propriedades especiais derivadas de sua estrutura e não de sua composição química. Os metamateriais mais conhecidos são os materiais com um índice de refração negativo, o que significa que eles fazem a curvatura da luz "do jeito errado" - ou seja, significativamente mais do que qualquer material com um índice de refração positivo.

Todos os materiais encontrados na natureza têm um índice de refração positivo. Materiais de índice de refração negativo têm aplicações em "superlentes" - lentes especiais com potencial para resolver recursos menores que o comprimento de onda da luz visível e possíveis mantos de invisibilidade que direcionam a luz visível suavemente ao redor de um objeto, em vez de absorvê-lo ou refleti-lo convencionalmente. Esses materiais também podem ser usados ​​em plasmonics, uma nova área exótica de computação que explora ondas de densidade em portadores de carga para cálculos.

A maioria dos metamateriais é usada para aplicações relacionadas ao eletromagnetismo e óptica, como direcionadores de feixe, moduladores, filtros passa-banda, lentes etc. Eles são grades repetidas de componentes celulares, com um tamanho de célula aproximadamente igual ao comprimento de onda da radiação eletromagnética eles estão tentando trabalhar. Assim, um metamaterial projetado para redirecionar microondas teria células na faixa de milímetros, enquanto um metamaterial projetado para aplicações ópticas teria células muito menores, em torno da faixa de 380 nm - 780 nm.

Metamateriais são freqüentemente associados à nanotecnologia porque as pequenas estruturas celulares repetitivas usadas para aplicações ópticas são medidas em nanômetros. A criação de metamateriais pode exigir novos métodos de fabricação, possíveis apenas através da nanotecnologia. À medida que a nanotecnologia progride nas próximas décadas, ela desbloqueia novos metamateriais e diminui seu custo.

Existe pelo menos um metamaterial natural conhecido (mas nenhum metamaterial natural com um índice de refração negativo): a opala. A opala é composta de cristobalita, um polimorfo de alta temperatura de quartzo e tridimita produzido em erupções vulcânicas. O material resultante é composto por um grande número de minúsculas células minerais que estão constantemente caindo em relação a outras, criando o efeito macroescala de uma bela exibição de várias cores, principalmente um azul brilhante.