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USP de São Carlos desenvolve lente plana inédita que permite ver imagens em até 180 graus

Publicado em 27 julho 2020

Tecnologia era considerada impossível até então e promete ter um custo de produção mais barato se comparada às convencionais.

Pesquisadores da USP de São Carlos desenvolvem lente plana que permite que usuário veja imagens em até 180º. Henrique Fontes – SEL/USP Com uma película feita de silício, que é mil vezes mais fina que um fio de cabelo, os pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) da Universidade de São Paulo (USP) desenvolveram uma tecnologia inédita que permite ao usuário ver imagens em até 180 graus. No meio científico, essa funcionalidade até então era considerada impossível de ser obtida em lentes totalmente planas, como a que foi construída pela EESC.

Ela poderá funcionar como uma lente fotográfica, semelhante às de câmeras de smartphones. Produção mais barata A expectativa é de que o material ajude a enfrentar um dos principais desafios no desenvolvimento de dispositivos óticos: fabricar lentes cada vez mais poderosas, porém com tamanhos cada vez menores, como explica o doutorando Augusto Martins.

“O maior benefício da nossa lente é que ela é muito fina, então promete ser mais barata de ser produzida se comparada às convencionais, que são grandes e esféricas.

Como se trata de uma superfície plana, é mais fácil colocá-la em um circuito integrado, o que simplifica a parte mecânica do dispositivo” Pesquisadores da USP de São Carlos desenvolvem lente plana que permite que usuário veja imagens em até 180º. Augusto Martins– SEL/USP Tecnologia inédita A nova lente pesa aproximadamente dois microgramas, possui cerca de 230 nanômetros de espessura e tem uma área de 3,14 milímetros quadrados.

Ela poderá atuar sozinha dentro do celular, sem a necessidade de incorporar lentes complementares para obter imagens em alta resolução, como acontece nas câmeras comuns.

De acordo com um dos orientadores da pesquisa, Emiliano Rezende Martins, todas essas características vão contribuir para diminuir ainda mais o porte dos sistemas óticos e, consequentemente, dos dispositivos móveis.

“Essa é a primeira lente do mundo formada por uma única camada capaz de gerar imagens que cubram todo o campo de visão”, afirma o orientador. Películas feitas de silício (círculos estampados na lâmina) funcionam como uma lente fotográfica. Henrique Fontes – SEL/USP Testes Durante a pesquisa, que foi financiada pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), Augusto construiu um protótipo de uma câmera com a ajuda de uma impressora 3D para testar a sua lente.

As imagens em alta resolução foram obtidas na cor verde que, por enquanto, é a única na qual a película consegue operar.

A ideia, segundo o pesquisador, é que nos próximos meses a lente seja aprimorada para que todas as cores possam ser visualizadas. Para chegarem até a composição da nova lente, os cientistas adotaram como ponto de partida as próprias lentes tradicionais e trabalharam com um parâmetro chamado índice de refração, que mede o quanto a velocidade da luz diminui ao incidir sobre uma superfície – quanto maior for esse índice, menor é a velocidade de propagação da luz pelo material.

Pesquisadores da USP de São Carlos desenvolvem lente plana que permite que usuário veja imagens em até 180º. Augusto Martins – SEL/USP Em simulações realizadas no computador, eles perceberam que, conforme ampliavam o índice de refração de uma lente esférica convencional e simultaneamente a deixavam mais plana, mais o campo de visão dela se abria e a qualidade da imagem melhorava.

Em certo momento, quando ela ficou 100% plana, era preciso que seu índice de refração fosse infinito, o que, na prática, faria com que a luz não se propagasse por ela, algo impossível de acontecer.

No entanto, como a película de silício desenvolvida pelos pesquisadores possui princípios físicos diferentes, ela foi capaz de imitar o comportamento ótico da lente esférica com índice infinito, ou seja, passou a atuar como uma lente impossível. De onde vem a tecnologia? A lente desenvolvida pela USP é um tipo de metalente, que está inserida no conceito de metassuperfície – conjunto de nanoestruturas que conseguem controlar as propriedades da luz.

Descoberta há poucos anos, essa tecnologia pode ser aplicada em uma série de segmentos além da produção de lentes, como em segurança da informação, na fabricação de componentes de informática e no entretenimento.

Metalentes são compostas de nanopostes capazes de “prender” e focar a luz do ambiente.

Augusto Martins – SEL/USP Ao contrário das lentes comuns, que precisam de uma espessura maior para gerar imagens com nitidez, as metalentes utilizam nanopostes microscópicos inseridos em sua superfície plana capazes de “prender” e focar a luz do ambiente, fazendo com que as imagens sejam projetadas.

É como se elas fossem rodovias construídas para não deixar os carros (as luzes) saírem dela. Agora, além de expandirem a operação da metalente para outras cores, os cientistas da EESC esperam aumentar a eficiência da película, melhorarem ainda mais sua resolução e aplicá-la em sistemas óticos mais complexos nas próximas etapas do estudo.

Por enquanto, não há previsão de quando a tecnologia deve chegar ao mercado.

A pesquisa também teve a orientação do professor Ben-Hur Viana Borges, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação (SEL), e contou com a colaboração de pesquisadores da Universidade de York, do Reino Unido, e da Universidade Sun Yat-sen, da China. Veja mais notícias da região no G1 São Carlos e Araraquara.

Fonte: https://g1.globo.com/sp/sao-carlos-regiao/noticia/2020/07/27/usp-de-sao-carlos-desenvolve-lente-plana-inedita-que-permite-ver-imagens-em-ate-180-graus.ghtml