NeoFronteras

Capa de invisibilidad en el óptico para objetos 3D

Área: Tecnología — Domingo, 20 de Septiembre de 2015

Construyen una capa de invisibilidad que opera en la gama del visible para objetos tridimensionales, pero muy pequeños.

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Decía Arthur C. Clark que toda tecnología lo suficientemente avanzada es indistinguible de la magia. Hasta hace unos años creíamos que la capa de invisibilidad era sólo una cuestión de cuentos de hadas y de Harri Poter.
Sin embargo, hace un tiempo se especuló sobre la posible existencia de metamateriales que pudieran emular esta capa de invisibilidad.
Estos materiales no existirían en la Naturaleza, sino que serían confeccionados por los humanos con una microestructura activa que les haría tener propiedades exóticas, como índices de refracción negativos. Esto permite que los haces de ondas electromagnéticas se doblen al revés cuando pasan por este tipo de medios. La idea era que la luz rodease el objeto a ocultar.
Por tanto, las propiedades ópticas de estos materiales dependen de su microestructura física en lugar de su composición química.
En un principio se empezó usando microondas, que debido a su longitud de onda larga permitía confeccionar la microestructura de una manera cómoda. Obviamente, los objetos ocultados por este tipo de dispositivos eran visibles si se usaba luz visible. Además, la ocultación a las microondas no solía ser en todas las direcciones del espacio. Luego se fue extendiendo esta idea a longitudes de onda más cortas y a geometrías más complejas.
Ahora, en el Lawrence Berkeley National Laboratory se ha conseguido realizar, por fin, una capa de invisibilidad en el óptico, pero, de momento es una capa tan pequeña (1300 micras cuadradas) que sólo puede ocultar algunos microorganismos.
Esta capa microscópica está confeccionada con nanoestructuras de oro que hacen las veces de antenas para la luz visible. El grosor de la misma es de 80 nm. Con esta microcapa se cubrió unos objetos tridimensionales consistentes en unas pocas células biológicas distribuidas de modo arbitrario.
La microcapa consiguió desviar la luz visible de tal modo que los objetos fueron ocultados a la vista.
Según Xiang Zhang (director de la división de ciencias de materiales del laboratorio), es la primera vez que se consigue una ocultación de objetos 3D en el visible. Este equipo de investigadores lleva ya 10 años trabajando en este proyecto.
La nanoestructura que estos científicos son capaces de crear consigue manipular la fase (esto no es más que la “sincronía” de las distintas ondas) de la onda electromagnética (la luz visible no es más que ondas electromagnéticas) que se propaga en el medio mediante el uso de elementos de tamaño menor a la longitud de onda. Esto permite confinar la luz y así hacer invisibles los objetos que se pretenden ocultar a la vista.
La capa puede apagarse y encenderse mediante el cambio de polaridad de las nanoantenas.
El sistema es capaz de restaurar tanto el frente de ondas como la fase de la luz dispersada, por lo que los objetos permanecen ocultos incluso mediante el uso de técnicas de detección de fase.
Naturalmente el problema es hacer esta capa más grande. Si las nanoantenas son del tamaño menor a la longitud de onda, rellenar con ellas un par de metros cuadrados parece una tarea un tanto complicada de momento.
Aunque esta idea de ocultar objetos con capas de invisibilidad parezca un tanto ingenua y frívola en principio, el desarrollo de este tipo de tecnología se puede aplicar al diseño de microscopios ópticos de alta resolución, computadores ópticos superrápidos, pantallas 3D que no necesiten gafas, etc. Por tanto, la capa de invisibilidad no es más que un modelo de prueba.

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Fuentes y referencias:
Artículo original
Foto: Xiang Zhang group, Berkeley Lab/UC Berkeley.

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