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Vm a as telas de metassuperfcie, com super-resoluo e baixo consumo

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Informtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 16/03/2023

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A parte esquerda da imagem mostra os componentes fabricados pela equipe, e a direita mostra a comutao dos pxeis de metassuperfcie conectados a uma placa de circuito impresso.
[Imagem: Kamali et al. – 10.1038/s41377-023-01078-6]

Alm das telas LCDs

Desde as primeiras geraes de telas planas at as atuais telas de LED, em suas diversas vertentes, so quase sempre molculas de cristal lquido as responsveis por ligar ou desligar a luz que cria as imagens em nossos monitores e TVs.

So essas clulas de cristal lquido que determinam a dimenso dos pxeis – logo, a resoluo da tela – e elas desempenham um papel significativo no gerenciamento do consumo de energia do aparelho.

Mas podemos estar no limiar de uma nova revoluo tecnolgica, em que essas telas de cristal lquido (LCDs: Liquid Crystal Displays) sero substitudas por uma gerao de telas mais finas, mais energeticamente eficientes e com resolues muito, muito maiores.

Embora as metassuperfcies j venham prometendo telas melhores h muito tempo, agora uma equipe da Austrlia e do Reino Unido construiu um prottipo que demonstra na prtica que as metassuperfcies podem oferecer benefcios significativos em relao aos monitores atuais, controlados por cristais lquidos.

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Luminescncia e detalhes da matriz de furos que compe a metassuperfcie.
[Imagem: Kamali et al. – 10.1038/s41377-023-01078-6]

Telas de metassuperfcie

As clulas de metassuperfcies – que tm capacidade de ajuste e propriedades extraordinrias de disperso de luz – substituem a camada de cristal lquido e dispensam os polarizadores, que so responsveis por uma grande quantidade de perda na intensidade de luz e pelo uso de energia nos monitores.

As metassuperfcies so 100 vezes mais finas do que as clulas de cristal lquido, oferecem uma resoluo 10 vezes maior e consomem 50% menos energia.

“Abrimos o caminho para quebrar uma barreira tecnolgica, substituindo a camada de cristal lquido nas telas atuais por uma metassuperfcie, permitindo-nos fabricar telas planas acessveis sem cristais lquidos,” disse o professor Mohsen Rahmani, da Universidade de Nottingham, no Reino Unido.

A equipe demonstrou que os pxeis podem ser programados eletricamente e a luz pode ser chaveada quase 20 vezes mais rpido do que o tempo de reao humana, o que feito alterando a temperatura do material.

“Mais importante ainda, nossa nova tecnologia pode levar a uma enorme reduo do consumo de energia – esta uma excelente notcia, dado o nmero de monitores e aparelhos de TV sendo usados em residncias e empresas todos os dias. Acreditamos que hora de os monitores LCD e LED sejam eliminados, da mesma forma que as antigas TVs de tubo de raios catdicos (CRT) o foram nos ltimos dez a 20 anos,” disse Rahmani.

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Modo de operao (ligando e desligando a luz) dos furos que formam a metassuperfcie.
[Imagem: Kamali et al. – 10.1038/s41377-023-01078-6]

Metassuperfcies

Metassuperfcies so matrizes planas de minsculas antenas, cada uma em escala micro ou nano, que permitem captar, dirigir ou emitir ondas de uma forma que no era possvel uma dcada atrs.

Elas so a verso 2D dos metamateriais, que comearam chamando a ateno para curiosos mantos de invisibilidade, mas que hoje j envolvem camuflagens contra terremotos e tsunamis e at a capacidade de fazer computao sem processador.

As metassuperfcies so compostas de arranjos peridicos de meta-tomos em vrias escalas, tipicamente menores do que a onda que se deseja manipular. Os meta-tomos, que funcionam como antenas ao interagir com as ondas, so feitos de materiais comuns.

Contudo, quando dispostos de maneira peridica, a superfcie que esses meta-tomos formam apresenta efeitos incomuns que no podem ser obtidos com os materiais naturais. Assim, o que determina as propriedades de um metamaterial ou de uma metassuperfcie no so os elementos qumicos que os compem, mas sua estrutura fsica.

Bibliografia:

Artigo: Electrically programmable solid-state metasurfaces via flash localised heating
Autores: Khosro Zangeneh Kamali, Lei Xu, Nikita Gagrani, Hark Hoe Tan, Chennupati Jagadish, Andrey Miroshnichenko, Dragomir Neshev, Mohsen Rahmani
Revista: Light Science & Applications
Vol.: 12, Article number: 40
DOI: 10.1038/s41377-023-01078-6

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