Físicos na Áustria e em Israel afirmam ter desenvolvido um “anti-laser”, ou “absorvedor perfeito e coerente”, que pode permitir que qualquer material absorva toda a luz a partir de uma ampla gama de ângulos. O dispositivo, baseado em um conjunto de espelhos e lentes, retém a luz que entra dentro de uma cavidade e a força a circular de modo que atinja repetidamente o meio absorvente, até ser completamente absorvida. Isto tem o potencial de melhorar várias técnicas de captação de luz, fornecimento de energia, controle de luz e imagem.
A absorção de luz é importante em muitos processos naturais, desde a visão até a fotossíntese, bem como em aplicações de física e engenharia, como painéis solares e fotodetectores. Técnicas para melhorar a absorção de luz, a fim de aumentar a eficiência e a sensibilidade das tecnologias baseadas em luz, são muito procuradas, mas isso pode ser um desafio.
Stefan Rotter, um físico teórico da Universidade de Tecnologia de Viena, explica que é fácil capturar e absorver luz com um objeto sólido e volumoso, como um suéter grosso de lã preta, por exemplo. Mas a maioria das aplicações técnicas utiliza camadas finas de material. Embora esses materiais finos absorvam um pouco de luz, grandes partes dela passam.
Uma razão pela qual as corujas e outros animais noturnos têm uma visão noturna tão boa é que eles têm uma camada de tecido reflexivo, chamada tapetum lucidum, atrás da retina. Qualquer luz que passe pela retina fina sem ser absorvida é devolvida e tem uma segunda chance de ser capturada. Para melhorar ainda mais esse sistema, você poderia adicionar outra superfície reflexiva na frente da retina. A luz então saltaria para frente e para trás entre os dois espelhos, passando várias vezes pela superfície absorvente de luz. Mas não é tão simples.
Para que tal dispositivo funcione, o espelho frontal não pode ser perfeitamente refletivo. Precisa ser parcialmente transparente para que a luz possa entrar no sistema em primeiro lugar. Mas então, à medida que a luz salta entre os dois espelhos, parte dela será perdida através do espelho parcialmente transparente. Quando os pesquisadores tentaram replicar essas configurações, descobriram que elas só funcionavam para padrões específicos de luz. Enquanto certos modos de luz ficam presos, atingindo repetidamente a superfície absorvente, outra luz, por exemplo, entrando no dispositivo num ângulo de incidência diferente ou tendo um comprimento de onda diferente, escapa.
Agora Rotter e seus colegas, também de Universidade Hebraica de Jerusalém, demonstraram que uma armadilha luminosa muito mais eficiente pode ser criada se duas lentes forem colocadas entre os dois espelhos.
As lentes são projetadas para guiar a luz para que ela atinja sempre o mesmo ponto dos espelhos. O efeito de interferência que isto cria impede que a luz escape através do espelho frontal parcialmente transparente. Em vez disso, fica preso no sistema.
“Na prática, nosso projeto retém a luz que entra dentro de uma cavidade e a força a circular em uma cavidade, atingindo a amostra de absorção fraca repetidas vezes até que ela seja perfeitamente absorvida e todos os reflexos sejam eliminados de forma coerente e destrutiva”, explica Rotter ao Mundo da física. Ele descreve o sistema como funcionando como um laser ao contrário. “Em vez de um meio de ganho de laser converter energia elétrica em radiação de luz coerente, nosso ‘laser reverso no tempo’ absorve luz coerente e a converte em energia térmica – e possivelmente, em um futuro próximo, em energia elétrica.”
O espelho frontal na configuração experimental dos pesquisadores tinha uma refletância de 70%, enquanto o espelho traseiro tinha uma refletância quase perfeita de 99.9%. Para o meio de absorção de luz utilizaram um fino pedaço de vidro colorido com absorção de cerca de 15% – cerca de 85% da luz passa por ele. Eles descobriram que seu dispositivo permitia que o vidro colorido absorvesse mais de 94% de toda a luz que entrava no sistema.
O revestimento antirreflexo permite uma transmissão perfeita da luz
Os pesquisadores também usaram uma série de técnicas para criar campos de luz complexos e aleatórios que mudam rapidamente. Mesmo com essas variações dinâmicas na fonte de luz, seu absorvedor perfeito e coerente ainda permitiu uma absorção quase perfeita, afirmam.
Rotter conta Mundo da física que seu dispositivo tem potencial em uma ampla gama de aplicações, especialmente em torno da coleta e transmissão de energia óptica. Por exemplo, ele diz que pode ser possível usá-lo para carregar as baterias de um drone a uma grande distância usando um feixe de laser.
Os pesquisadores descrevem seu trabalho em Ciência.
