{"id":35016,"date":"2023-07-17T14:12:48","date_gmt":"2023-07-17T17:12:48","guid":{"rendered":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=35016"},"modified":"2023-09-14T11:25:05","modified_gmt":"2023-09-14T14:25:05","slug":"lentes-ultrafinas-para-celulares-microscopios-e-telescopios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/?p=35016","title":{"rendered":"Lentes ultrafinas para celulares, microsc\u00f3pios e telesc\u00f3pios"},"content":{"rendered":"<div class=\"cabecalho-interna\">\n<figure style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"attachment-post-thumbnail  wp-post-image\" src=\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-05-site-00-1140.jpg\" sizes=\"auto, (max-width: 1140px) 100vw, 1140px\" srcset=\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-05-site-00-1140.jpg 1140w, https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-05-site-00-1140-250x160.jpg 250w, https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-05-site-00-1140-700x448.jpg 700w, https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-05-site-00-1140-120x77.jpg 120w\" alt=\"\" width=\"800\" height=\"547\" data-index=\"0\" \/><figcaption class=\"wp-caption-text\">Prot\u00f3tipos de metalentes desenvolvidos na USP de S\u00e3o Carlos (c\u00edrculos da placa de vidro) controlam a passagem da luz com mais precis\u00e3o que as lentes tradicionais &#8211; L\u00e9o Ramos Chaves \/ Revista Pesquisa FAPESP<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<aside class=\"credits\"><span style=\"color: var(--global--color-primary); font-family: var(--global--font-secondary); font-size: var(--global--font-size-base); background-color: var(--global--color-background);\">Uma nova gera\u00e7\u00e3o de lentes est\u00e1 tomando forma nos laborat\u00f3rios de universidades e empresas mundo afora. S\u00e3o as metalentes, pel\u00edculas de sil\u00edcio mil vezes mais finas que uma folha de papel, que t\u00eam a mesma fun\u00e7\u00e3o das lentes convencionais de vidro ou pl\u00e1stico, mas com um controle de luz muito mais preciso. \u00c0 medida que avan\u00e7arem, as tamb\u00e9m chamadas metassuperf\u00edcies \u00f3pticas poder\u00e3o substituir as lentes de c\u00e2meras de celulares, microsc\u00f3pios, endosc\u00f3pios (aparelhos m\u00e9dicos que geram imagens do interior do corpo), \u00f3culos de realidade virtual e telesc\u00f3pios.<\/span><\/aside>\n<div class=\"post-content\">\n<p>Emiliano Rezende Martins, em colabora\u00e7\u00e3o com Ben-Hur Viana Borges, ambos engenheiros eletricistas da Escola de Engenharia de S\u00e3o Carlos da Universidade de S\u00e3o Paulo (EESC-USP), desenvolve prot\u00f3tipos de metalentes que combinam mais de uma propriedade \u00f3ptica desej\u00e1vel, como um amplo campo de vis\u00e3o e foco apurado em uma mesma superf\u00edcie, algo hoje feito somente com mais de uma lente de vidro ou de pl\u00e1stico.<\/p>\n<p>Rezende Martins sabe que ainda precisa superar v\u00e1rios desafios para torn\u00e1-las funcionais. Um dos principais \u00e9 fazer com que o di\u00e2metro das metalentes seja maior do que algumas centenas de micr\u00f4metros (1 micr\u00f4metro equivale a 1 mil\u00e9simo de mil\u00edmetro) e, ao mesmo tempo, foquem mais de uma cor sem que ocorra uma distor\u00e7\u00e3o da imagem, um fen\u00f4meno chamado aberra\u00e7\u00e3o crom\u00e1tica. Nas lentes curvas convencionais, a aberra\u00e7\u00e3o crom\u00e1tica pode ser controlada empilhando mais de uma lente, como ocorre nas c\u00e2meras dos celulares.<\/p>\n<p>Em parceria com pesquisadores chineses, o grupo de S\u00e3o Carlos explora uma alternativa para esse problema ao criar um prot\u00f3tipo de metalente que foca objetos em tr\u00eas cores, vermelho, verde e azul, o chamado padr\u00e3o RGB (<em>red<\/em>,\u00a0<em>green<\/em>\u00a0e\u00a0<em>blue<\/em>), que capta imagens digitais coloridas. O dispositivo foi projetado com a ajuda da equipe brasileira e fabricado na China, em raz\u00e3o do acesso a equipamentos.<\/p>\n<p><figure id=\"attachment_35020\" aria-describedby=\"caption-attachment-35020\" style=\"width: 691px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-35020\" src=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-7601.png\" alt=\"\" width=\"691\" height=\"800\" srcset=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-7601.png 760w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-7601-259x300.png 259w\" sizes=\"auto, (max-width: 691px) 100vw, 691px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-35020\" class=\"wp-caption-text\">Alexandre Affonso\/Revista Pesquisa Fapesp<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<div><picture data-tablet=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-1140.png\" data-tablet_size=\"1140x740\"><source srcset=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-1140.png\" media=\"(min-width: 1920px)\" \/><source srcset=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info1-1140.png\" media=\"(min-width: 1140px)\" \/><\/picture><\/div>\n<div class=\"post-content sequence\">\n<p>Uma propriedade fundamental das lentes \u00e9 a abertura num\u00e9rica, que designa a raz\u00e3o entre o raio da regi\u00e3o que capta a luz e a dist\u00e2ncia focal. Quanto maior a abertura, maior a resolu\u00e7\u00e3o da lente. Para uma lente imersa no ar, a maior abertura num\u00e9rica poss\u00edvel \u00e9 1. Um dos grandes desafios no campo das metalentes \u00e9 alcan\u00e7ar grandes aberturas para lentes com grandes di\u00e2metro. O prot\u00f3tipo do grupo de S\u00e3o Carlos tem abertura num\u00e9rica de 0,8, com apenas 1,8 micr\u00f4metro de espessura (aproximadamente 50 vezes menor que o di\u00e2metro de um fio de cabelo), e di\u00e2metro \u00e9 de 1 mil\u00edmetro (mm), \u201c10 vezes maior do que os prot\u00f3tipos a que outros grupos chegaram\u201d, destaca Martins, um dos autores de um artigo publicado em maio de 2022 na revista\u00a0<a href=\"https:\/\/pubs.acs.org\/doi\/10.1021\/acs.nanolett.2c00486?ref=PDF\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><em>NanoLetters<\/em><\/a>.<\/p>\n<p>Os resultados se devem a duas inova\u00e7\u00f5es do grupo. A primeira \u00e9 que a metalente tem duas camadas, em vez de tr\u00eas, como as de outros grupos, o que tornaria sua fabrica\u00e7\u00e3o um pouco menos complexa. Ela \u00e9 composta de materiais e espessuras diferentes, de modo a facilitar o trajeto da luz: uma de nitreto de sil\u00edcio em cima, de 600 nan\u00f4metros (nm; 1 nan\u00f4metro \u00e9 a bilion\u00e9sima parte do metro), e outra de sil\u00edcio cristalino, de 400 nm.<\/p>\n<p>A segunda inova\u00e7\u00e3o foi adotar dois formatos diferentes de nanopostes \u2013 quadrados e circulares \u2013 em vez de apenas um tipo. Nanopostes s\u00e3o\u00a0<a href=\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/formas-em-movimento\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">estruturas que controlam a passagem da luz<\/a>, vis\u00edveis apenas em microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos de varredura. Os nanopostes mais pr\u00f3ximos do centro da metalente atrasam o avan\u00e7o da luz e fazem com que ela chegue ao foco junto com a vinda da regi\u00e3o perif\u00e9rica, que tem de andar mais.<\/p>\n<p>\u201cImagine que a metalente \u00e9 uma avenida plana\u201d, compara Martins. \u201cA luz que vai atravess\u00e1-la estaria dividida em carros com velocidades diferentes. Os nanopostes funcionam como barreiras que atrasam os mais velozes e depois os liberam, fazendo com que todos cheguem ao mesmo tempo no lugar desejado.\u201d<\/p>\n<p><figure id=\"attachment_35028\" aria-describedby=\"caption-attachment-35028\" style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-35028\" src=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-11401.png\" alt=\"\" width=\"800\" height=\"393\" srcset=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-11401.png 1140w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-11401-300x147.png 300w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-11401-1024x503.png 1024w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-11401-768x377.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-35028\" class=\"wp-caption-text\">Alexandre Affonso\/Revista Pesquisa Fapesp<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n<div><picture data-tablet=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-1140.png\" data-tablet_size=\"1140x560\"><source srcset=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-1140.png\" media=\"(min-width: 1920px)\" \/><source srcset=\"\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/RPF-Metalentes-2023-06-info2-1140.png\" media=\"(min-width: 1140px)\" \/><\/picture><\/div>\n<div class=\"post-content sequence\">\n<p>\u00c9 o mesmo princ\u00edpio das lentes convencionais, que, de acordo com o material e a curvatura, fazem os raios de luz vindos de v\u00e1rias regi\u00f5es da lente se encontrarem no mesmo ponto e formem o foco da imagem. Os nanopostes controlam a luz com precis\u00e3o por serem das mesmas dimens\u00f5es ou at\u00e9 menores que os comprimentos das ondas luminosas. Dependendo da aplica\u00e7\u00e3o, poderiam modificar, de maneiras diferentes, as propriedades da onda. \u201cTamb\u00e9m aumentamos o n\u00famero de nanopostes e, desse modo, combinamos o atraso das ondas em tr\u00eas cores diferentes\u201d, explica Martins.<\/p>\n<p>Segundo ele, como as camadas das metalentes s\u00e3o geralmente esculpidas nas superf\u00edcies de sil\u00edcio por uma t\u00e9cnica chamada litografia de feixes de el\u00e9trons, empilhar mais de uma camada requer muita precis\u00e3o e dificilmente poderia ser um processo automatizado. O mais simples \u00e9 fazer metalentes com uma \u00fanica camada, algo que, por ora, s\u00f3 \u00e9 poss\u00edvel para lentes que focam em apenas uma cor.<\/p>\n<p>\u201cO grupo de S\u00e3o Carlos conseguiu um bom resultado para as tr\u00eas bandas de cores que cobrem praticamente todo o espectro vis\u00edvel da luz em uma \u00e1rea relativamente grande, comparada ao que j\u00e1 existia\u201d, diz o engenheiro eletricista Hugo Enrique Hern\u00e1ndez Figueroa, da Universidade Estadual de Campinas (Unicamp), que n\u00e3o participou do estudo.<\/p>\n<p>Em outro projeto, o grupo de S\u00e3o Carlos criou um prot\u00f3tipo de uma metalente monocrom\u00e1tica, com uma camada de sil\u00edcio. Essa lente pode gerar imagens de alta resolu\u00e7\u00e3o, apenas na cor verde, com um campo de vis\u00e3o baixo ou, inversamente, com baixa resolu\u00e7\u00e3o e alto campo de vis\u00e3o.<\/p>\n<figure id=\"attachment_35062\" aria-describedby=\"caption-attachment-35062\" style=\"width: 800px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-35062\" src=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-05-site-01-11401-1024x643.jpg\" alt=\"\" width=\"800\" height=\"502\" srcset=\"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-05-site-01-11401-1024x643.jpg 1024w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-05-site-01-11401-300x188.jpg 300w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-05-site-01-11401-768x482.jpg 768w, https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/wp-content\/uploads\/2023\/07\/RPF-Metalentes-2023-05-site-01-11401.jpg 1140w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-35062\" class=\"wp-caption-text\">Modelo de metalente feita de pl\u00e1stico, com 20 cm de di\u00e2metro, usado para estudar o efeito dos nanopostes (em lil\u00e1s) sobre as ondas eletromagn\u00e9ticas &#8211; L\u00e9o Ramos Chaves \/ Revista Pesquisa FAPESP<\/figcaption><\/figure>\n<div id=\"attachment_482153\" class=\"wp-caption aligncenter\" style=\"width: 977px;\">\u00a0<\/div>\n<p>\u201cAs metalentes conseguem combinar duas ou mais fun\u00e7\u00f5es de forma \u00fanica por causa do controle fino sobre as propriedades da luz\u201d, diz o engenheiro eletricista Augusto Martins, primeiro autor de um artigo de mar\u00e7o de 2022 na revista <em><a href=\"https:\/\/onlinelibrary.wiley.com\/doi\/abs\/10.1002\/adom.202102555\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Advanced Optical Materials<\/a>.\u00a0<\/em>Ele passou parte de seu doutorado, conclu\u00eddo em 2021 na EESC-USP, na Universidade de York, no Reino Unido, onde construiu o prot\u00f3tipo dessa metalente. Por sua tese, ganhou o Pr\u00eamio Capes 2022 na \u00e1rea de engenharia IV.<\/p>\n<p>O formato original dos nanopostes \u2013 nesse caso, el\u00edpticos \u2013 permitiu \u00e0 metalente oscilar entre o maior campo de vis\u00e3o ou melhor foco e resolu\u00e7\u00e3o, como resultado do uso de um filtro (ou polarizador) para cada caso. Uma das aplica\u00e7\u00f5es poss\u00edveis seria o endosc\u00f3pio, que poderia ser regulado para retratar detalhes o interior do organismo examinado. Segundo Rezende Martins, um dos autores do estudo, esses aparelhos poderiam ser bem menores que os atuais se pudessem agregar uma \u00fanica pel\u00edcula de metalente.<\/p>\n<p>H\u00e1 tamb\u00e9m metalentes para aparelhos maiores. Em dezembro de 2022 na revista\u00a0<a href=\"https:\/\/pubs.acs.org\/doi\/10.1021\/acs.nanolett.2c03561\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\"><em>NanoLetters<\/em><\/a>, pesquisadores da Universidade da Pensilv\u00e2nia, nos Estados Unidos, apresentaram uma imagem monocrom\u00e1tica das estruturas da lua obtida com o prot\u00f3tipo de um telesc\u00f3pio com objetiva, que amplia as imagens, constitu\u00edda por uma \u00fanica lente ultrafina de 8 cm de di\u00e2metro, que foca apenas em um comprimento de onda, o infravermelho.<\/p>\n<p>\u201cAs aplica\u00e7\u00f5es das metalentes que exigem apenas uma cor, usadas para detec\u00e7\u00e3o 3D do ambiente, como as c\u00e2meras de reconhecimento facial ou de carros aut\u00f4nomos, devem avan\u00e7ar mais rapidamente do que as que requerem v\u00e1rias cores, como as fotogr\u00e1ficas dos celulares\u201d, comenta Augusto Martins. \u201cAs metalentes de camada \u00fanica poderiam ser feitas com o mesmo processo de fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos eletr\u00f4nicos, o que permitiria que fossem integradas mais facilmente aos aparelhos eletr\u00f4nicos\u201d, acrescenta Rezende Martins.<\/p>\n<p>\u201cAs metalentes s\u00e3o uma evolu\u00e7\u00e3o das lentes convencionais\u201d, observa o f\u00edsico\u00a0<a href=\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/instrumentos-do-saber\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Jarbas Caiado de Castro Neto<\/a>, do Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC) da USP, que n\u00e3o participou dos estudos da EESC. \u201cCaso as pesquisas nessa \u00e1rea avancem, uma das principais vantagens ser\u00e1 a redu\u00e7\u00e3o expressiva nos custos de produ\u00e7\u00e3o dos dispositivos eletr\u00f4nicos, conforme v\u00e1rias lentes possam ser substitu\u00eddas por uma pel\u00edcula.\u201d Castro Neto \u00e9 um dos s\u00f3cios fundadores da empresa Opto Eletr\u00f4nica, com sede na cidade do interior paulista, que desenvolve componentes e instrumentos \u00f3pticos para os ramos m\u00e9dico, industrial e aeroespacial.<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\"><em>Por Sarah Schmidt &#8211; Pesquisa Fapesp <\/em><\/p>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Pel\u00edculas de sil\u00edcio podem combinar campo de vis\u00e3o amplo e alta resolu\u00e7\u00e3o digital, embora a qualidade de imagens policrom\u00e1ticas ainda seja uma limita\u00e7\u00e3o.<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":35798,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"footnotes":""},"categories":[111,37],"tags":[],"class_list":["post-35016","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-comunicados-alunos","category-noticias","entry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/35016","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/9"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=35016"}],"version-history":[{"count":15,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/35016\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":35073,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/35016\/revisions\/35073"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/35798"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=35016"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=35016"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/eesc.usp.br\/comunicacao-admin\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=35016"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}