Blindagem eletromagnética
Os materiais de blindagem eletromagnética são essenciais para que os aparelhos eletrônicos não sofram interferências ruídos externos e nem gerem ruídos para outros aparelhos. No entanto, os materiais atuais possuem propriedades físico-químicas fixas e, portanto, oferecem apenas proteção estática, sem garantir uma adaptabilidade a ambientes eletromagnéticos em tempo real.
Em resposta à demanda por eletrônicos inteligentes adaptativos de próxima geração, Pengfei Chen e colegas da Universidade Wuhan de Tecnologia, na China, desenvolveram um material artificial – mais especificamente, uma metassuperfície – que ajusta sua frequência de operação automaticamente, bastando simplesmente girar o material.
A técnica consiste na sintetização de grafeno induzido por laser, uma técnica pela qual o calor do laser queima a superfície de um material, formando uma camada ultrafina de grafeno. Os pulsos de laser desencadeiam simultaneamente efeitos fototérmicos e de foto-corrosão, que podem ser dosados focando e desfocando o laser. É um processo simples, que permite esculpir diretamente metassuperfícies eletromagnéticas padronizadas de alta precisão. Por exemplo, uma metassuperfície de 5 × 5 cm2 pode ser fabricada em apenas 5 minutos.
Na prática, uma simples rotação ajusta continuamente a eficácia da blindagem. Os protótipos fabricados pela equipe apresentaram eficiências de blindagem de 9,66% a 99,78%, permitindo a troca rápida entre transmissão de ondas e blindagem. Isso permitiu que a equipe projetasse um novo sistema de criptografia e codificação de informações eletromagnéticas, usando apenas sua metassuperfície de grafeno induzido por laser.
Ligando e desligando ondas eletromagnéticas
Os caminhos condutores nas faixas de grafeno permitem que os elétrons acelerem, prolongando seu movimento e convertendo eficientemente a energia eletromagnética incidente em energia cinética eletrônica. Isso induz uma intensa radiação secundária que suprime as ondas transmitidas no estado “Ligado”. Por outro lado, quando o campo elétrico é perpendicular às faixas, a resposta eletrônica é limitada, a radiação secundária diminui e passa a impedir a transmissão de ondas, estabelecendo um estado “Desligado”.
Utilizando a metassuperfície como uma unidade modular, os pesquisadores construíram uma matriz de codificação 3 x 5 capaz de representar todos os caracteres alfanuméricos (0-9, A-Z). Além disso, um número maior de pontos de dados (como cor, transparência, profundidade etc.) pode ser codificado em uma única superfície através de diferentes orientações das unidades, de 0° a 90°, permitindo, por exemplo, a codificação de um código QR colorido que armazena uma quantidade substancial de informações.
Isso permite estabelecer um mapeamento um-para-um entre a informação codificada pela onda incidente e a informação decodificada pela superfície, permitindo assim que a metassuperfície seja empregada na criptografia e descriptografia eletromagnética de informações críticas, dizem os pesquisadores.
Bibliografia:
Artigo: Superior microwave shielding modulation based on rapidly prepared graphene metasurface
Autores: Pengfei Chen, Xinrui Yang, Yifan Chang, Wei Qian, Huaqiang Fu, Wenxiang Xu, Lin Ren, Zhe Wang, Haoran Zu, Dingsheng Wang, Daping He
Revista: National Science Review
Vol.: 12, Issue 11
DOI: 10.1093/nsr/nwaf395