As cores brilhantes e muitas vezes iridescentes que vemos em algumas espécies de pássaros, besouros e borboletas surgem de um arranjo regular de nanoestruturas que refletem com mais intensidade alguns comprimentos de onda. Essas cores são chamadas de cores estruturais, geralmente variando de azuis a verdes e até magenta.
No entanto, há uma ausência notável de vermelhos vibrantes ou saturados nas cores estruturais, tanto no reino natural quanto no sintético.
Para obter vermelhos altamente saturados, o material precisa absorver a luz de todos os comprimentos de onda menores que 600 nanômetros (nm) e refletir os comprimentos de onda mais longos restantes, fazendo as duas coisas da maneira mais completa possível. Essa transição brusca da absorção para a reflexão foi prevista teoricamente, em 1920, por ninguém menos que Erwin Schrodinger, um dos pais da mecânica quântica e idealizador do famoso gato que fica vivo e morto ao mesmo tempo.
No entanto, a física dos ressonadores nos diz que ressonâncias ópticas de alta ordem no azul também ocorrerão assim que tivermos uma ressonância fundamental no vermelho. Essa combinação de azul e vermelho resulta no magenta observado na natureza.
Portanto, obter o píxel vermelho de Schrodinger, que produziria o vermelho mais saturado do mundo, é um desafio em aberto. E as abordagens mais modernas, baseadas em nanoantenas, vinham-se mostrando insuficientes para satisfazer simultaneamente as duas condições necessárias (criar o vermelho e eliminar o azul).
Imagem: A*STAR
Vermelho estrutural
Agora, pesquisadores de Cingapura finalmente conseguiram criar um vermelho no limite máximo de saturação, conforme previsto pela teoria.
O projeto se baseou nas nanoantenas mesmo, que foram fabricadas de silício e dispostas regularmente em forma de elipses. Essas nanoantenas produziram os vermelhos mais saturados e brilhantes já descritos na literatura científica. Com cerca de 80% de refletância, a cor excede os vermelhos na gama padrão RGB (vermelho, verde e azul) e outros pigmentos vermelhos bem conhecidos, como o vermelho cádmio.
As nanoantenas suportam dois modos parcialmente sobrepostos, com as dimensões ideais das matrizes sendo derivadas usando um algoritmo de descida do gradiente, para permitir que as antenas alcancem bordas espectrais nítidas nos comprimentos de onda na faixa do vermelho. Ao mesmo tempo, os comprimentos de onda na faixa do azul ou do verde são suprimidos através da engenharia dos canais de difração escavados no substrato e pela absorção do próprio silício amorfo, escolhido por isso para ser usado como substrato.
Os usos potenciais para o vermelho de Schrodinger incluem o desenvolvimento de um método de criptografia dependente de polarização, espectrômetros ópticos e telas refletivas com alta saturação de cor.
“A criação do vermelho recordista em saturação e brilho abre possibilidades para uma infinidade de aplicações relacionadas a tecnologias antifalsificação, telas coloridas de alto calibre e muito mais, que antes eram percebidas como inatingíveis com cores estruturais. A tecnologia demonstra uma sinergia maravilhosa entre avanço conceitual, algoritmos poderosos e nanofabricação avançada,” disse o professor Cheng-Wei Qiu, da Universidade Nacional de Cingapura.
