Material artificial pode amplificar campos magnéticos

Esta é uma ilustração de uma das células que deverá compor o metamaterial magneticamente ativo. As linhas amarelas são estruturas feitas de cobre.

Amplificar força do eletromagnetismo

Embora tenham chamado a atenção ao serem usados em mantos da invisibilidade, parece que os metamateriais estarão bem visíveis na tecnologia do futuro.

Há poucos dias, cientistas demonstraram na prática que eles podem funcionar como substrato para a realização de operações lógicas usando apenas luz, fundando uma nova área batizada de metatrônica.

Agora, cientistas afirmam que esses materiais exóticos construídos pelo homem poderão ser usados para ampliar enormemente a força do eletromagnetismo, uma das quatro forças fundamentais da natureza.

E, garantem eles, sem ameaçar a saúde dos seres humanos e sem danificar equipamentos elétricos ou eletrônicos que estejam nas proximidades.

Por enquanto o cálculo é teórico, mas uma equipe já está trabalhando na realização do experimento real. Se confirmado na prática, é difícil mensurar o impacto que a descoberta poderá ter na tecnologia.

Apenas para citar uma possibilidade, os trens de alta velocidade, que usam levitação magnética, poderão deixar de ser obras faraônicas para serem adotados em larga escala, nos metrôs, por exemplo.

Campos elétricos e campos magnéticos

A força eletromagnética é composta por dois componentes, ou dois campos – campos elétricos e campos magnéticos.

Fontes de corrente alternada geram tanto campos magnéticos quanto elétricos, e aumentar uma geralmente leva ao incremento da outra. O problema, explicam os pesquisadores, é que os campos elétricos podem causar problemas se ficarem muito fortes.

“Em todas as aplicações que lidam com coisas na escala humana, campos eletromagnéticos de alta intensidade, necessários para a geração de forças muito fortes, interferem com outros dispositivos e podem ser prejudiciais para os tecidos biológicos, incluindo os seres humanos,” explica Yaroslav Urzhumov, da Universidade de Duke, nos Estados Unidos.

Esses problemas podem ser minimizados se os campos forem predominantemente magnéticos, já que virtualmente todas as substâncias biológicas e a maioria dos materiais convencionais são transparentes aos campos magnéticos.

Os cálculos teóricos estão prontos, e agora uma equipe está trabalhando na fabricação do metamaterial capaz de reforçar os campos magnéticos.

“Embora não possamos suprimir o campo elétrico completamente, um metamaterial magneticamente ativo poderia, teoricamente, reduzir a quantidade de corrente necessária para gerar um campo magnético elevado o suficiente, reduzindo assim os campos elétricos parasitas no ambiente e tornando os sistemas eletromagnéticos de alta potência mais seguros,” propõe Urzhumov.

A solução viria de um compósito exótico, da classe dos metamateriais, que não são formados por uma única substância, mas uma estrutura inteiramente feita pelo homem, que pode ser projetada para apresentar propriedades não encontradas na natureza, mas com uma capacidade especial de lidar com ondas.

Estes metamateriais podem ser fabricados em uma gama praticamente ilimitada de tamanhos, formas e propriedades, em função da utilização que se tem em mente.

No exemplo de trem de levitação magnética, eletroímãs convencionais poderiam ser complementados por um metamaterial, projetado para produzir campos magnéticos de intensidade significativamente mais elevadas, utilizando a mesma quantidade de eletricidade.

Mão na massa

De posse dos cálculos teóricos da equipe de Urzhumov, a equipe do Dr. Willie Padilla, do Boston College, já começou a trabalhar na sintetização dessemetamaterial amplificador de campos magnéticos.

O Dr. Urzhumov, juntamente com seu parceiro David Smith, são os pioneiros no campo dos mantos da invisibilidade.

Recentemente eles apresentaram uma proposta de manto de invisibilidade aquática, que permitiriam que barcos e navios navegassem sem gerar ondas, aumentando em muito sua eficiência.

Bibliografia:

Magnetic levitation of metamaterial bodies enhanced with magnetostatic surface resonances
Yaroslav Urzhumov, Wenchen Chen, Chris Bingham, Willie Padilla, David R. Smith
Physical Review B
Vol.: 85, 054430
DOI: 10.1103/PhysRevB.85.054430