Ciencia y ficción, capas de invisibilidad y metamateriales

Sue Storm, Griffin el Hombre Invisible, Harry Potter, los poderes del Anillo, las naves Klingon… tenemos derecho a emocionarnos. Aunque estemos lejos de poder escondernos bajo una capa y desaparecer, la ciencia empieza a comprender la invisibilidad y se calcula que en diez años estará al alcance de las actividades más corrientes.

Cuando los personajes de ficción se vuelven invisibles, lo que realmente ocurre es que el espectro de luz visible que incide sobre su superficie vuelve inalterado al ojo humano o bien pasa a través suyo. De esa manera, ser invisible podría ser tan fácil como  camuflarse, que es lo que hizo la industria militar en los años 80, diseñando aviones de combate que absorbían o reflejaban casi completamente las señales de radar minimizando el calor que emitían sus motores, reducían el ruido y diseñándolos de colores oscuros para que no se viesen desde tierra.

Hay otra característica que hace visibles los objetos que es la distorsión de la luz por la forma que tienen, es decir, el límite con otro objeto. En 2006 J. Pendry focalizó sus esfuerzos en esta barrera de la visibilidad. Su capa permitía redirigir microondas alrededor de un objeto con medidas en el orden de los micrómetros y en 2D sin alterarlas, de manera que parecía que las ondas travesaban el objeto cuando realmente una parte incidía en él y se reflejaba, mientras que la otra lo rodeaba.

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Josep Choi y su capa multidireccional y perfectamente paraxial formada por cuatro lentes.

Desde entonces las capas de invisibilidad han ido mejorando, lejos de crear ilusiones ópticas mediante
lentes – como Joseph Choi-, usando la tecnología para formar estructuras internas ‘nano’, de vidrio, metal o plásticos, que permiten a la luz interactuar de formas diferentes a las habituales, pero una pequeña nanorotura puede destrozar el efecto ya que esta propiedad se debe a su estructura física y no de su composición química. Estos materiales son llamados metamateriales.

De momento las capas de invisibilidad solo funcionan con objetos pequeños porque los materiales que las conforman juegan con el engaño del ojo – o de cualquier otro receptor como por ejemplo un radar – doblando la luz. En la actualidad, gracias al equipo de Xiang Zhang, de Berkeley, existe de forma teórica una capa que puede esconder cualquier objeto pequeño independientemente de su forma, se espera que esta magnitud se pueda ampliar. Esta capa plantea ser más fina – 80 nanómetros aproximadamente – y funciona reflejando completamente la longitud de onda de la luz incidente a 730 nanómetros.

nanoantena

Nanopartícula de Paladio sobre nanoantena de Oro. //Alivisatos group.

Esta capa esconde los objetos envolviéndolos en nanoantenas – sistemas usados para transmitir, emitir, medir o propagar señales magnéticas – de oro que manipulan la luz de manera que parezca que interactúa con una superficie plana que funciona de espejo. Si se cambia la polarización de estas nanoantenas la capa se apaga. Esta técnica ‘esconde’ la tercera dimensión haciendo imposible de adivinar la forma del objeto a esconder.

 

 

Ahora lo ves, ¡ahora no lo ves!

Ilustración 3D de la superfície de la capa cubierta por nanoantenas (bloques dorados) Xiang Zhang group, Berkeley

Ilustración 3D de la superfície de la capa cubierta por nanoantenas (bloques dorados) Xiang Zhang group, Berkeley

Aunque esta nueva capa puede esconder objetos 3D funciona solamente con una longitud de onda determinada de 370 nanómetros – que es muy cercana al infrarrojo –, de manera que no puede esconder objetos al ojo humano que ve todo el espectro visible. Pero lo verdaderamente complicado es devolver la luz con el mismo frente de onda y la misma fase, cosa que hace cada nanoantena de forma individual. Lo que anosotros sólo nos provocaría observar un cambio mínimo en el color, para un radar podría significar la invisibilidad total que aquellos cazas no obtenían. Es por eso que ahora mismo las aplicaciones potenciales de una capa de invisibilidad son en el ámbito militar o la computación – creando sistemas de comunicación más compactos, aislando zonas de interacciones de radio, Wi-Fi y campos magnéticos o electrónicos.

 

 

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Jana Oliveras

Persigo el mundo que hay detrás del microscopio y creo en la verdad de las cosas pequeñas. Estudio Ingeniería de Materiales.

Sobre Jana Oliveras

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