Científicos crean ‘capa invisible’

Por admin/Sapiens
19 Marzo, 2010

Como si fuera la capa de invisibilidad de Harry Potter o de Frodo Bolsón, científicos alemanes e ingleses lograron ocultar un objeto microscópico tridimensional, desviando la luz visible de la misma forma como el viento rodea el ala de un avión.

Los resultados publicados en la revista Science se basan en nuevos  conocimientos generados en el campo de la óptica de la transformación, con los que los investigadores pudieron ocultar un objeto tridimensional de apenas cinco micras o cinco milésimas de milímetro (veinte veces más pequeño que el grosor de un cabello humano).

Aunque aún se trata de un desarrollo muy básico, se vislumbra una gran diversidad de usos futuros en una nueva clase de materiales llamados metamateriales, capaces de dirigir y controlar la luz de forma nunca antes vista.

Tolga Ergin, del Instituto de Tecnología Karlsruhe de Alemania, y sus colegas utilizaron cristales fotónicos con una estructura que se asemeja a pilas de barras de madera y un delgado tapete de oro para hacer su micro capa o micro alfombra de la invisibilidad, compuesta por lentes especiales que funcionan parcialmente ‘doblando’ ondas ligeras de luz para suprimir la dispersión luminosa de un pequeño tope que no puede observarse, salvo por el hundimiento que deja a lo ancho de la lámina de oro.

“Hasta ahora, la invisibilidad se ha experimentado con luz en microondas y en frecuencias ópticas de dos dimensiones”, indica el artículo científico. “Estos metamateriales no son homogéneos pero las estructuras de invisibilidad de la capa pueden servir como fascinación y prueba para ideas mucho más amplias”.

Hace dos años, grupos de investigadores publicaron de forma simultánea resultados similares en las revistas Nature y Science, con los que consiguieron materiales que desvían la luz visible y de microondas, pero de objetos bidimensionales, por lo que esta es la primera vez que se obtiene el mismo efecto en objetos tridimensionales (3D).

“Usamos la misma técnica que se había usado antes en objetos de dos dimensiones pero en tres, y utilizamos un polímero disponible comercialmente”, dice Tolga Ergin.

En realidad el objeto que se ‘desapareció’ no tiene tanta importancia sino que la ‘magia’ está en el tapete tridimensional creado por los científicos europeos.

Aunque la óptica de la transformación suene a novela fantástica, se trata de una nueva herramienta científica trazada matemáticamente para realizar las distorsiones ópticas deseadas sobre la superficie de los materiales.

De acuerdo con el estudio, se disimuló la invisibilidad de una estructura tridimensional en las longitudes de onda ópticas en ángulos de visión de hasta 60 grados. “A medida que la capacidad de fabricar objetos en escalas de una millonésima de milímetro (nanométricas) mejore, se obtendrán materiales con estructuras  de electromagnetismo inverso con la capacidad de distorsionar el reflejo de la luz”, indican los científicos.

Los investigadores diseñaron, fabricaron y caracterizaron la invisibilidad tridimensional con estructuras de cristales fotónicos, y estudiaron el comportamiento de longitudes de onda que se producen cuando la luz choca con la pila de barras y notaron que la difracción de la luz origina una serie de anomalías en su transmisión y reflexión, hasta alcanzar longitudes de onda que rebasan la capacidad visual del ojo humano.

El ojo y el cerebro humanos son capaces de percibir sólo una pequeña fracción del espectro o radiación electromagnética que se llama luz visible o simplemente luz. Así, percibe el reflejo de esa radiación dentro de una frecuencia a través de un fenómeno llamado índice de refracción que tienen todos los objetos.

Los cambios en ese espectro determinan los colores que podemos observar pero no todos los colores pueden ser captados por el ojo humano, pues el café, el rosa y el magenta, es una mezcla de múltiples longitudes de onda.

Incluso los ojos de muchos animales pueden percibir longitudes de onda diferentes de las del espectro visible del ojo humano, por ejemplo, los perros sólo perciben en blanco y negro, las abejas pueden ver la luz ultravioleta, y las serpientes pueden captar el infrarrojo.

El objeto que ocultaron los investigadores fue un tope en 3D de polímero que fue rodeado por esta pequeña capa o alfombra hecha con una estructura homogénea fotónica tridimensional parecida a la de un cristal con características ópticas isotrópicas, es decir, con propiedades geométricas que permiten una refracción de la luz que se adapta y se distribuye en toda su superficie de forma homogénea.

Diversos grupos de científicos en todo el mundo se encuentran en una carrera para lograr producir metamateriales “invisibles”, incluidos algunos de la industria militar.

Entre los grupos que trabajan en esta misma línea de investigación se encuentra el encabezado por Xiang Zhang, de la Universidad de California en Berkeley, que logró producir un metamaterial con una estructura física que “dobla” la luz visible creando un manto de invisibilidad que guía la luz alrededor de un objeto con el fin de que no se produzca ningún reflejo ni sombra.

Se trata de materiales que tienen un índice de refracción negativo que demuestran la capacidad de moldear el reflejo con estas inusuales habilidades “dobladoras” de luz como si fuera cosa de magia o de animaciones cinematográficas.

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