Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte, nos Estados Unidos, deram mais um passo importante no sentido de controlar o calor à escala nanométrica, ao demonstrarem as novas capacidades de um material capaz de comprimir o calor — tal como já é feito com a luz —, utilizando películas ultrafinas com apenas alguns átomos de espessura.
Agora, a equipa demonstrou três vantagens adicionais que tornam estas películas verdadeiramente úteis para aplicações práticas que envolvam a manipulação do calor.
“A película fina que utilizamos é uma membrana cristalina de titanato de estrôncio”, explicou o professor Yin Liu. “No nosso trabalho anterior, realizámos testes de caracterização num substrato de silício e descobrimos que o material tinha propriedades fascinantes, mas sofria de elevadas perdas. Grande parte da energia da luz era perdida sob a forma de calor, o que significava que a energia não se podia propagar a longas distâncias.”
Segundo o site Inovação Tecnológica, os pesquisadores demonstraram que a luz infravermelha comprimida pode propagar-se pelo menos quatro vezes mais do que anteriormente demonstrado, que a tecnologia pode comprimir uma gama mais vasta de comprimentos de onda infravermelhos e que as películas finas podem ser integradas numa variedade de materiais e formatos de substrato.
A primeira descoberta foi que o titanato de estrôncio (SrTiO3) tem perdas excepcionalmente baixas, o que significa que a luz pode propagar-se a uma distância maior, perdendo pouca energia sob a forma de calor. “Do ponto de vista da eficiência, esta película fina é comparável aos materiais polaritónicos mais eficientes, o que significa que estas películas serão úteis para aplicações práticas”, afirmou Liu.
“Achamos que este trabalho é importante porque demonstrámos que é possível pegar nestas películas finas e aplicá-las a substratos com várias geometrias de superfície, como a que usámos para suspender a película fina sobre o espaço vazio.”
A segunda descoberta é que a película fina pode confinar tanto a luz do infravermelho distante como a luz do infravermelho médio. “A capacidade de confinar a luz do infravermelho distante é importante de um ponto de vista prático”, disse Liu. “Por exemplo, isto será útil na engenharia de tecnologias de gestão térmica para converter o calor em luz infravermelha. E a capacidade de operar numa fixa mais ampla de comprimentos de onda infravermelhos também alarga a utilidade destes materiais para o desenvolvimento de tecnologias de detecção molecular.”
A possibilidade de combinar o material compressor de calor com outros substratos para além do silício torna a técnica muito mais versátil, podendo atingir uma gama mais vasta de aplicações. “Também achamos que este trabalho é importante porque demonstrámos que é possível pegar nestas películas finas e aplicá-las a substratos com várias geometrias de superfície, como a que usámos para suspender a película fina sobre o espaço vazio”, disse o professor Ruijuan Xu.
A equipa já está em contacto com a indústria em busca das formas mais imediatas de utilizar o material compressor de calor.
