Uma lente mil vezes mais fina que um fio de cabelo humano foi desenvolvida no Brasil por pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP). Pode servir como lente de câmera em smartphones ou ser usada em outros dispositivos que dependam de sensores.
“No atual contexto tecnológico, suas aplicações são quase ilimitadas”, disse à Agência FAPESP Emiliano Rezende Martins, professor do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da EESC-USP e último autor de artigo publicado sobre a invenção.
O artigo é intitulado “Sobre Metalenses com Campo de Visão Arbitrariamente Amplo” e é publicado na ACS Photonics. O estudo foi financiado pela FAPESP por meio de bolsa de estágio de pesquisa no exterior concedida a Augusto Martins, Ph.D. candidato e autor principal do artigo.
A lente consiste em uma única camada nanométrica de silício em matrizes de nanoposts que interagem com a luz. A estrutura é impressa por fotolitografia, técnica bem conhecida de fabricação de transistores.
Esse tipo de lente é conhecido como metalens. Metalenses foram desenvolvidos pela primeira vez há dez anos e alcançam a resolução mais alta que é fisicamente viável, usando uma matriz ultrafina de minúsculos guias de ondas chamados metassuperfície que desvia a luz conforme ela passa através das lentes.
Segundo Rezende Martins, os metalenses há muito enfrentam o problema de o ângulo de visão ser extremamente pequeno (menos de 1 °). “Uma forma de resolver o problema é combinar metalenses, formando estruturas complexas”, disse.
Com base na constatação de que em uma lente convencional um aumento no índice de refração aumenta o campo de visão em proporção ao achatamento da lente, os autores projetaram um metalens para imitar uma lente totalmente plana com um índice de refração infinito, que não pôde ser obtido com uma lente convencional.
“Nossa lente tem um campo de visão arbitrário, que idealmente pode chegar a 180 ° sem distorção de imagem”, disse Rezende Martins. “Testamos sua eficácia para um ângulo de 110 °. Com ângulos de visão mais amplos, a energia da luz diminui devido ao efeito de sombra, mas isso pode ser corrigido pelo pós-processamento.”
A combinação de metalenses evita a super resolução, mas a resolução obtida é suficiente para todas as aplicações convencionais. Martins testou os metalens com uma câmera impressa 3-D e obteve imagens de alta resolução com amplo campo de visão. “Até agora, só conseguimos fotografar em verde, mas nos próximos meses vamos atualizar as lentes para que todas as cores sejam viáveis”, disse ele.
Publicado em 26/08/2020 19h14
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