22 sept. 2015

Una capa de invisibilidad logra ocultar pequeños objetos tridimensionales




En la novela Harry Potter y la Piedra Filosofal, el joven mago protagonista recibe una capa de seda que le hace desaparecer. Ahora, investigadores de varias instituciones estadounidenses han desarrollado una capa óptica ultrafina que no funciona por arte de magia, sino borrando la firma de un objeto a partir de la luz reflejada. El sistema ha logrado ocultar objetos de unos pocos micrómetros. Sin embargo, los científicos aseguran que este dispositivo podría ampliarse para esconder cosas más grandes y los detalles  han sido  publicados en la  revista Science.











La capas de invisibilidad son un elemento recurrente en la ciencia ficción y los relatos fantásticos, desde Star Trek a Harry Potter, pero no existen en la vida real ¿o sí? Científicos del departamento de Energía de EE UU, del Lawrence Berkeley National Laboratory y de la Universidad de Berkerley California han creado una capa ultrafina que puede adaptarse a la forma de un objeto y ocultarlo mediante luz reflejada. Los detalles del hallazgo han sido descritos en un estudio publicado en el último número de la revista Science.

Utilizando nanoantenas de oro como si fueran ladrillos, los investigadores han construido un manto de apenas 80 nanómetros de espesor con el que se envuelve un objeto tridimensional del tamaño de unas pocas células biológicas, modelado de forma irregular con múltiples golpes y abolladuras. La superficie de la capa ha sido diseñada para desviar las ondas de luz reflejadas de manera que el objeto se vuelve invisible para la detección óptica cuando se activa el dispositivo.

"Esta es la primera vez que un objeto 3D con forma arbitraria ha sido ocultado de la luz visible", señala Xiang Zhang, director de la ciencias de materiales de Berkeley Lab y una autoridad mundial en metamateriales y nanoestructuras artificiales con propiedades electromagnéticas que no se encuentran en la naturaleza.

"Nuestra capa ultradelgada parece un abrigo. Es fácil de diseñar y poner en práctica, y es potencialmente escalable para ocultar objetos macroscópicos", agrega el investigador y uno de los autores del trabajo.

La dispersión de la luz (ya sea visible, infrarroja, rayos X, etc.), a partir de su interacción con la materia, es lo que nos permite detectar y observar los objetos. Las normas que rigen estas interacciones en materiales naturales pueden eludirse en los metamateriales, ya que sus propiedades ópticas se derivan de su estructura física, en vez de su composición química.


Desafiando los límites

Durante los últimos diez años, Zhang y su equipo han estado desafiando los límites de cómo interactúa la luz con los metamateriales, logrando curvar la trayectoria de la luz y también doblarla hacia atrás –fenómenos que no se ve en los materiales naturales– para hacer objetos ópticamente indetectables.

En el pasado, sus capas ópticas basadas en metamateriales eran voluminosas y difíciles de escalar. En el trabajo actual, cuando la luz roja golpea el objeto 3D –que mide unas 1.300 micras cuadradas y está envuelto en la capa de invisibilidad de nanoantenas de oro–, la luz reflejada por la superficie de la capa es idéntica a la luz reflejada por un espejo plano. Por esta razón, el objeto resultaba invisible incluso en la fase de detección sensible, indican los autores.

Además, el manto se puede encender o apagar, simplemente cambiando la polarización de las nanoantenas, agregan.

Según los científicos, la capacidad de manipular las interacciones entre la luz y los metamateriales se podría aplicar en el futuro en tecnologías tales como microscopios ópticos de alta resolución y equipos ópticos ultrarrápidos. Las capas de invisibilidad a escala microscópica podrían resultar también útiles para ocultar el diseño detallado de los componentes microelectrónicos o con fines de cifrado de seguridad. En la macroescala, podrían ser usadas en pantallas 3D.



Referencia bibliográfica:

Xingjie Ni, Zi Jing Wong, Xiang Zhang et al. "An Ultra-Thin Invisibility Skin Cloak for Visible Light". Science. (2015) Vol.349 no.6254 pp.1310-1314.
DOI: 10.1126/science.aac9411

Fuente: SINC

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