Quais são as diferentes aplicações dos metamateriais?
Metamateriais são materiais fabricados em laboratório que podem dobrar ondas eletromagnéticas, diferente de qualquer outra substância encontrada na natureza. Um aspecto deles é que esses materiais podem curvar feixes de luz na direção oposta, uma propriedade conhecida como índice de refração negativo. À medida que diferentes tipos de metamateriais são criados com o auxílio de computadores para simular e construir a estrutura em nanoescala, mais aplicações de metamateriais são realizadas. Eles podem ser usados para fazer antenas miniaturizadas e sistemas de comunicação; sistemas de imagem precisos na fabricação, defesa e medicina; além de ser usado em aplicações militares e espaciais. A camuflagem de metamateriais também foi teorizada para dobrar a luz ao redor de um objeto para torná-lo invisível.
O conceito desses materiais é baseado em ondas eletromagnéticas sendo afetadas por interações com átomos e moléculas na natureza. Em uma escala sub-microscópica, materiais específicos podem ser alterados para afetar o comportamento dessas ondas até que elas ajam de uma maneira que normalmente não. Objetos com uma fração do tamanho de um comprimento de onda de luz foram criados, possibilitando a manipulação de ondas eletromagnéticas em diversas aplicações. Uma das aplicações dos metamateriais é o uso em antenas que podem ser gravadas em placas de circuito e ocupam muito pouco espaço. Dispositivos em miniatura que utilizam antenas são, portanto, possíveis, assim como circuitos menores que controlam as frequências de banda larga e a mudança de fase na eletrônica.
Metamateriais também podem ser usados em sistemas de imagem que operam em resoluções maiores que os limites do tamanho do comprimento de onda da luz. As aplicações de metamateriais nesses casos variam do aumento da densidade de pequenos componentes eletrônicos a sistemas precisos de imagens médicas, bem como a dispositivos de inspeção para fabricação. As meta-superfícies construídas com materiais que alteram as ondas eletromagnéticas são organizadas de modo que a geometria em pequena escala afeta a forma como as ondas se movem. As substâncias com as quais eles são construídos não têm tanto impacto.
Os sistemas de antena e a eletrônica de comunicação nos satélites também podem incorporar metamateriais. O tamanho da carga útil é minimizado, facilitando o lançamento de um satélite menor e menos dispendioso para projetá-lo e construí-lo. As aplicações de metamateriais também incluem equipamentos e dispositivos de segurança menores usados pelos militares. Os cientistas até aplicaram metamateriais à teoria da camuflagem ou dobra da luz para que um objeto se torne invisível. Até agora, a partir de 2011, os engenheiros conseguiram ocultar um comprimento de onda de cada vez, mas teorizaram sobre as aplicações de metamateriais para melhorar o desempenho de dispositivos sem fio, armazenamento de memória e lentes ópticas.