Trabajo1

Lunes, 12 de marzo de 2007-03-25
TR10: Revolución Invisible
Los metamateriales artificialmente estructurados podrían transformar las
telecomunicaciones, almacenamiento de datos e incluso la energía solar, dice David R.
Smith.
Por Philip Ball
Este artículo es uno en una serie de 10 historias que
hemos recorrido esta semana cubriendo las
tecnologías más emergentes de hoy. Esto es parte
de nuestro reporte anual "10 Tecnologías
Emergentes", el cual aparece en nuestra edición
impresa de Marzo/Abril de Technology Review.
El anuncio del pasado noviembre de un “escudo de
invisibilidad” creado por David R. Smith de la
Universidad de Duke y colegas, inevitablemente
pusieron a zumbar a los medios de comunicación al
hablar del hombre invisible H. G. Wells's y Star
David R. Smith lidera el equipo
Trek's Romulans. Usando anillos de tarjetas de
que construye el primer “escudo circuitos impresos, los investigadores condujeron a
de invisibilidad (arriba). El
desviar microondas alrededor de un tipo de “hoyo
escudo consiste de círculos
en el espacio”; incluso cuando un cilindro de metal
concéntricos de fibra de vidrio en fue puesto en el centro del hoyo, las microondas se
tarjetas de circuitos, impresas con comportaron como si nada estuviera allí.
C-anillos ranurados formados.
Las Las microondas de una
Fue indiscutiblemente la demostración más
frecuencia particular se
dramática que hasta ahora pudo lograrse con
comportan como si un objeto
metamateriales,
compuestos
de
modelos
dentro del cilindro no estuviera
precisamente colocados de dos o más distintos
ahí –pero todo permanece en una materiales. Estas estructuras pueden manipular la
vista plana.
radiación magnética, incluyendo la luz, en maneras
Crédito: David Deal
hasta ahora no observadas en la naturaleza. Por
ejemplo, cristales fotónicos -- series de bloques
microscópicos idénticos separadas por vacíos – pueden reflejar o incluso inhibir la
propagación de ciertas longitudes de onda de luz; pequeños circuitos ensamblados de
cables, como estos que Smith usó en su escudo de invisibilidad, pueden doblar la luz en
formas extrañas.
Pero podemos realmente usar tales materiales para hacer parecer que los objetos
desaparezcan? Philip Ball habló con Smith, quien le explica por qué los
metamateriales están literalmente cambiando la forma de ver el mundo.
Technology Review: ¿Cómo los metamateriales te permiten hacer las cosas invisibles?
David R. Smith: Es un proceso complicado pero puede ser muy simple de visualizar.
Imagínese un tejido formado de hilos entretejidos en los que la luz se reprime para
viajar a lo largo de los hilos. Bien, si usted toma un alfiler ahora y lo empuja a través del
tejido, los hilos se tuercen, haciendo un hoyo en el tejido. La luz obliga a seguir los
hilos, es derrotada alrededor del hoyo. John Pendry en el Imperial College en Londres
calculó lo que se requeriría de un metamaterial que lograría esto exactamente. Las ondas
son transmitidas alrededor del hoyo y combinadas en el otro lado. De esta manera usted
puede poner un objeto en el hoyo y las ondas no lo “verán” es como si hubiera cruzado
una región de espacio vacío.
TR: ¿Y entonces usted lo hizo?
DRS: Si-- una vez tuvimos las reglas, nosotros nos centramos acerca del uso de las
técnicas que habíamos desarrollado durante los últimos años para hacer el material.
Hicimos el experimento a frecuencias de microondas porque las técnicas están muy bien
establecidas ahí y supimos que estábamos en capacidad de producir una demostración
rápidamente. Imprimimos a escala milimétrica cables metálicos y anillos ranurados, en
forma de la letra C, sobre las tarjetas de circuito de fibra de vidrio. El escudo consistió
de alrededor de 10 cilindros concéntricos hechos de estos anillos ranurados
construyendo bloques, cada uno con un modelo ligeramente diferente.
TR: ¿Así que un objeto dentro del escudo es en realidad invisible?
DRS: Más o menos, pero cuando hablamos de invisibilidad en estas estructuras, no es
acerca de hacer que las cosas desaparezcan ante sus ojos. –por lo menos, no todavía-.
Podemos esconderlos de las microondas, pero el escudo es lo suficientemente plano
para verlo. Esto no es como disimular el escudo de un avión militar, donde usted solo
intenta eliminar la reflexión –las microondas parecen literalmente pasar a través del
objeto dentro del escudo. Si esto podría trabajar con luz visible, entonces usted
realmente vería el objeto desaparecer.
TR: ¿Podría ocultar un objeto grande, como un avión, de un radar cubriendo su
superficie con el correcto metamaterial?
DRS: No estoy seguro de que podamos hacer eso. Si usted mira la tecnología del
disimulo, ésta generalmente se interesa en ocultar objetos de la detección de un radar de
gran ancho de banda. Pero el ancho de banda de la invisibilidad es inherentemente
limitado en nuestro acercamiento. Lo mismo es cierto para ocultar objetos de todas las
longitudes de onda de luz visible--que ciertamente sería un estiramiento.
TR: ¿Como podríamos nosotros usar los metamateriales?
DRS: Bueno, esto es realmente un nuevo acercamiento enteramente a las ópticas. Hay
gran cantidad de libertad para diseñar y como es usual con las nuevas tecnologías, los
mejores usos probablemente no han sido pensados todavía.
Una de las más provocativas y controversiales predicciones viene de John Pendry, quien
predijo que un material con un índice de refracción negativo podría enfocar la luz más
finamente que cualquier material de lente convencional. El índice de refracción mide
cuánto la luz se dobla cuando pasa a través de un material—esto es lo que hace que un
polo sumergido en agua se vea como si estuviera doblado. Un índice de refracción
negativo significa que el material dobla la luz de forma “equivocada”. Hasta ahora,
nosotros y otros que han estado trabajando no con luz visible pero si con microondas,
las cuales son también radiación electromagnética, pero con grandes longitudes de onda.
Esto significa, que los componentes de los metamateriales deberían ser
correspondientemente más grandes, y así sería mucho más fácil para construir. Las
sugestiones de Pendry fueron confirmadas en el 2005 por un grupo de la Universidad de
California, quien hizo un metamaterial con índice de refracción negativo para
microondas.
Hacer un material de índice negativo que trabaje para luz visible es más complicado,
porque los bloques de construcción tienen que ser muy pequeños –no mayor que 10 a 20
[nm]-. Esto es ahora muy posible de lograr y muchos grupos están trabajando en esto. Si
esto puede ser hecho, estos metamateriales podrían ser usados para incrementar la
cantidad de información almacenada en CDs y DVDs o para acelerar la transmisión y
reducir el consumo de energía en telecomunicaciones de fibra óptica.
Podemos también concentrar campos electromagnéticos--lo exactamente opuesto de lo
que la capa hace--que podrían ser valiosos en aplicaciones de ahorro de energía. Con un
conveniente metamaterial, podemos concentrar luz proveniente de cualquier dirección –
usted no necesitaría la luz solar directa. Ahora mismo estamos intentando diseñar
estructuras como esta. Si pudiéramos lograr esto para luz visible, esto haría la energía
solar más eficiente.
Bibliografía
- http://www.technologyreview.com/special/emerging/index.aspx