O que são metamateriais eletromagnéticos?
Metamateriais eletromagnéticos são compostos projetados para ter propriedades estruturais e químicas únicas que não são naturais para os próprios materiais. São criadas superfícies em nanoescala que podem afetar a reação do metamaterial à luz comum, bem como outros tipos de radiação, como a radiação de microondas, pelo fato de que as características estruturais são menores em tamanho do que o comprimento de onda real da radiação. As propriedades desses metamateriais eletromagnéticos geralmente são criadas para exibição incluem efeitos dielétricos exclusivos, bem como um índice de refração negativo com metamateriais de prata, que podem ser usados para criar superlens que resolvem características de alguns nanômetros de tamanho ou para visualizar o interior de objetos não magnéticos.
Embora os metamateriais eletromagnéticos possuam uma ampla gama de aplicações em potencial, o foco de grande parte da pesquisa sobre materiais a partir de 2011 está na engenharia de microondas para antenas avançadas e outros sistemas relacionados a magnéticos. Esses materiais estruturados artificialmente são capazes de desenvolver recursos de magnetismo na presença de campos de microondas ou campos de infravermelho terahertz que existem diretamente entre o microondas e a faixa de luz visível do espectro eletromagnético (EM). Caso contrário, esses materiais seriam não magnéticos, e o estímulo dessa propriedade neles é referido na física como criando um comportamento com a mão esquerda (LH). Criar esse comportamento em dispositivos não magnéticos seria fundamental para a fabricação de filtros avançados e eletrônica de troca de feixe ou de mudança de fase.
O uso de metamateriais miniaturizaria ainda mais os componentes eletrônicos, além de tornar os circuitos e antenas mais seletivamente receptivos ou impermeáveis a várias bandas da faixa EM. Um exemplo de uma aplicação para um nível mais fino de controle sobre ondas eletromagnéticas seria na tecnologia do sistema de posicionamento global (GPS) que poderia transmitir ou bloquear um sinal de posicionamento mais preciso do que é atualmente possível em ambientes militares de alvos e interferência. Essa capacidade aprimorada é possível pelo fato de que os metamateriais eletromagnéticos são uma forma de material artificialmente estruturada que interage e controla as ondas eletromagnéticas do ambiente, tornando os materiais transmissores e receptores.
Os tipos de metamateriais que demonstram essas propriedades têm características estruturais projetadas na escala do angstrom ou em um tamanho de cerca de um décimo de um nanômetro. Isso requer esforços conjuntos de vários campos da ciência para construir esses materiais, incluindo física, química e engenharia em nanotecnologia e ciência de materiais. Metais de ouro, prata e cobre, bem como plasmas e cristais fotônicos são materiais que foram usados na construção de tais metamateriais eletromagnéticos e, à medida que a ciência avança, o uso de metamateriais encontra aplicações crescentes no campo da óptica. Teoriza-se que, eventualmente, uma forma de campo de invisibilidade eletromagnética possa ser gerada por tais metamateriais, onde a luz visível possa ser dobrada ao redor deles para ocultar sua presença.