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