Un excelente ejemplo de cómo funcionan los metamateriales proviene de la Universidad de Stanford (Ref. 1). El concepto se puede describir como la creación de una antena a nanoescala para afectar el rendimiento de las ondas del espectro electromagnético. Hace más de medio siglo, los televisores tenían una antena externa de metallic. El diseño fue para las frecuencias de las distintas estaciones de televisión. Si su recepción fue inadecuada, cambiar la posición de la antena brindó la oportunidad de mejorar la señal recibida. Al trabajar con luz seen e infrarroja, las longitudes de onda son de aproximadamente 1000 nm o menos. Entonces, el trabajo de modificar el haz de luz requiere estructuras que son mucho más pequeñas que la longitud de onda de la luz. Afortunadamente, existen procesos de semiconductores que pueden fabricar dispositivos en una fracción de la longitud de onda.
Un ejemplo que se emplea para explicar los metamateriales involucra la luz. Cuando los rayos de luz entran en un materials, la luz se distorsiona en una cantidad que está relacionada con el índice de refracción, que está relacionado con la cantidad de reducción de velocidad de la velocidad de la luz en ese materials. Los metamateriales en realidad pueden tener un índice de refracción negativo. Eso significa que la luz se doblará en la dirección opuesta a la que se observa en la naturaleza. ¡Y la velocidad aparente de la luz en el materials parecerá ser mayor que la velocidad de la luz en el vacío!
La imagen de abajo es un ejemplo de una demostración easy de que el índice de refracción del agua, que es diferente al del aire, crea la apariencia de un desplazamiento de la imagen del lápiz. Si uno pudiera crear un líquido con un índice negativo, el lápiz se desplazaría en la dirección opuesta.
Si bien no se ha informado sobre la capacidad de crear índices negativos de refracción en líquidos, se está trabajando en materiales sólidos que crean el impacto de un índice negativo. La clave de este dispositivo de “encubrimiento” es una lente lenticular, que se describirá en el weblog del próximo mes.
Lo que hace la lente lenticular es “doblar” la luz hacia afuera en lugar de enfocarla o reflejarla. Si bien esto parece ser prometedor, todavía hay problemas. Al igual que con una existente, todos los colores (frecuencias) de la luz no se doblan en la misma cantidad. Esto se compensa en las lentes ópticas mediante el uso de diferentes formas y materiales para compensar la diferente cantidad de curvatura de la luz. Un ejemplo de la diferencia en varios colores (frecuencias) de luz que se doblan de manera diferente es un arco iris. La separación de colores se debe a las diferentes cantidades de flexión que tienen las partículas de agua en la luz photo voltaic.
Se han realizado algunos trabajos sobre el uso de pares de teléfonos celulares o iPads para crear “agujeros” en objetos/personas desde 2006 (Ref. 2). El problema actual es que, si bien se pueden crear pequeños objetos “transparentes” para que parezcan ver a través de un objeto, cubrir un objeto grande completo no es práctico con esta técnica.
La ciencia avanza encontrando nuevos medios para aplicar nuevas tecnologías a medida que se desarrollan. La aplicación de lentes lenticulares permite situaciones muy interesantes. La siguiente imagen muestra solo la cabeza y los hombros de una persona (Ref. 3).
Si uno observa la imagen de cerca, hay un ligero cambio en el colour y la textura, que se debe al dispositivo de “encubrimiento”. Se han realizado esfuerzos considerables para crear el materials de “invisibilidad” o “sigilo” que funciona a través de una porción razonable del espectro seen e infrarrojo. Recuerda el ejemplo del arcoíris anterior. Si eso sucediera con la luz que se “dobla” alrededor del objeto, sería fácil determinar el intento de encubrimiento.
Hay un materials anunciado como “Quantum Stealth” que ha demostrado ser un materials que puede “ocultar” objetos grandes a través de la tecnología de flexión ligera (Ref. 4). Hay movies del rendimiento del materials en su sitio. Si bien ha habido ejemplos de encubrimiento de objetos grandes desde al menos 2011 (Ref. 5), la capacidad de cubrir un espectro de luz más amplio ha mejorado constantemente. El próximo mes, cómo funciona este metamaterial y cómo se puede producir en masa.
Referencias:
- https://engineering.stanford.edu/journal/article/what-are-metamaterials-and-why-do-we-need-them 2016
- https://www.flickr.com/images/evanbooth/291214973
- https://www.freethink.com/expertise/invisibility-cloak
- https://www.hyperstealth.internet/
- https://www.wired.com/2011/09/invisibility-cloak-tanks-cows/
