domingo, 6 de diciembre de 2015

Capa de invisibilidad, ¿realidad o ficción?


Todos hemos soñado con la invisibilidad alguna vez en nuestra vida. A nuestras mentes vienen películas como Predator, la famosa capa de Harry Potter, los Klingons o el coche de James Bond. En estos últimos años, la ciencia se ha tomado muy en serio este tema.

Para poder entender cómo un objeto puede ser invisible al ojo humano, primero debemos comprender el mecanismo por el cual lo vemos.

Captación de la luz por el ojo. [1] 
De forma resumida, la luz incide en los objetos y se refleja en todas las direcciones. Esa dispersión es captada por células fotosensibles (bastones y conos) que se encuentran en el ojo y es interpretada por el cerebro dándonos datos sobre su color, forma, brillo, etc. Si esta luz traspasa al objeto, este es trasparente al ojo. Esto ocurre por la propia naturaleza y composición del objeto.

Pero, ¿podemos hacer invisible un material no transparente? La primera idea que se nos viene a la mente es cubriéndolo con algún material que se adapte a su forma y lo oculte de la detección con luz (como las famosas capas de invisibilidad de la ciencia ficción).

Parece imposible, por la propia naturaleza de la materia, pero no se aleja de la idea que siguen  las recientes investigaciones sobre el tema. Estos estudios tienen una línea común: el uso de materiales con propiedades poco comunes, los metamateriales.

Disolución con agua con colorante (izq.)
comparada con otra que contiene un
 metamaterial zurdo (der.) [2]
Los metamateriales son estructuras artificiales flexibles fabricadas mediante inclusiones (átomos) de metales y dieléctricos cuyas propiedades electromagnéticas u ópticas se pueden controlar. Las dimensiones de los átomos que forman estas estructuras son típicamente menores que la longitud de onda de la radiación electromagnética de las frecuencias de interés, en nuestro caso, la luz visible. Hasta ahora eran rígidos o trabajaban en un espectro el cual no podíamos ver, no pudiendo ser útiles para la invisibilidad.

De esta manera la reflexión o no reflexión de la luz dependerá de la estructura física y no de la composición. Tal es el caso de los metamateriales zurdos que tienen valores negativos de la permitividad y permeabilidad efectivas dando lugar un índice de refracción negativo.


Xiang Zhang group, Berkeley Lab/UC Berkeley [3]
Centrándonos en hacer transparente a un material, se ha logrado en la universidad de Berkeley hacer desaparecer un objeto con una “capa” de metamateriales, pero a escala microscópica. Este estudio, publicado en la reconocida revista Science en septiembre de 2015, consiste en un dispositivo que cubre al objeto y consigue que la luz lo esquive, sin incidir sobre él. Son los metamateriales los que se encargan de esto, pudiendo curvar la luz y desviarla según lo deseado. La “capa de invisibilidad” está formada por nanoantenas de oro con un espesor de 80 nanometros, esto supone que puede envolver un objeto del tamaño de unas pocas células biológicas. Es más, la capa se puede "encender" y "apagar"cambiando la polarización de estas partículas.

Este es sólo el comienzo de la invisibilidad. Un prototipo escalable desarrollado en los últimos años que en el futuro, gracias a la tecnología, podría permitirnos cumplir nuestro sueño.

Referencias:



Publicado por:

Antonia Aragonés Ramos
Alfonso Mayorga Fernández 

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