Um artigo publicado por pesquisadores do Laboratório de Matéria Mole da Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH) da USP foi considerado um dos trabalhos mais interessantes do ano de 2021 pela publicação científica Optics and Photonics.
O trabalho, intitulado Horocycles of Light in a Ferrocell, buscou investigar os processos ópticos envolvidos na formação dos padrões de luz criados por uma lente ferrocell sob efeito de um campo magnético.
Ferrocell é um tipo de lente magnética feita a partir de ferrofluido, um líquido que contém nanopartículas de ferro envolvidas em um detergente, também chamado de “fluido inteligente” (smart fluid). Como ela possui propriedades magnéticas, é possível mudar o caminho da luz que passa por ela através da geração de campos magnéticos por meio de ímãs ou bobinas. Essa tecnologia é utilizada em experimentos didáticos de magneto-ótica, displays de telas de celulares e computadores e na otimização do funcionamento de painéis solares, por exemplo.
Esse novo estudo buscou investigar os processos ópticos envolvidos na formação dos padrões de luz criados por uma lente ferrocell sob efeito de um campo magnético, cujas bases científicas ainda não haviam sido detalhadas através de análise e experimentos estruturados.
Para isso, os pesquisadores observaram o comportamento de um feixe de luz que passou por uma lente ferrocell combinada a um ímã e notaram que ela forma um padrão luminoso circular chamado de horociclo (termo da geometria para esse tipo de curva constituído de várias linhas que convergem em um mesmo ponto), que muda de aparência de acordo com a posição do observador, como pode ser visto no vídeo abaixo:
O experimento mostra como a visibilidade do feixe de luz muda de acordo com o ângulo de observação – Vídeo: Reprodução/Youtube
Além disso, a principal descoberta foi que esse sistema reflete e difrata a luz ao mesmo tempo, o que significa que ele opera dentro das regras da óptica geométrica e da óptica ondulatória simultaneamente, algo peculiar dentro da física clássica.
“Esse sistema é como um ‘ornitorrinco’ da óptica: tem características de dois conceitos diferentes da física clássica, ondas e raios. Quando a gente estabelece que nós estamos trabalhando com algo nessa fronteira, possibilitamos que o desenvolvimento de dispositivos que usem ferrofluidos seja realizado com a compreensão das bases científicas dos fenômenos em jogo, o que permite saber quais as condições ideais de funcionamento do sistema”, explica o físico Alberto Tufaile, primeiro autor do artigo.
De acordo com ele, esse trabalho abre espaço para outros grupos entenderem melhor como esse sistema funciona e fazerem simulações numéricas para verem se encontram os mesmos resultados.
O artigo Horocycles of Light in a Ferrocell pode ser lido na íntegra aqui. Além disso, os pesquisadores, Alberto Tufaile e Adriana Pedrosa Biscaia Tufaile, também escreveram um livro gratuito explicando conceitos e experimentos relacionados à ferrocell.
A pesquisa recebeu financiamento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Fluidos Complexos (INCT-FCx) e da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.
Mais informações: e-mail tufaile@usp.br, com o professor Alberto Tufaile
