Metamateriales para la invisibilidad

Invisibilidad. Índice de refracción negativa. Cristales fotónicos. Susumi Tachi. Mimetismo óptico. Aplicaciones prácticas

  • Enviado por: Cliford
  • Idioma: castellano
  • País: España España
  • 7 páginas
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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ► Página 3

¿QUÉ ES LA INVISIBILIDAD? ► Páginas 3-4

METAMATERIALES ► Páginas 4-6

INVESTIGACIONES ANTERIORES ► Páginas 6-7

APLICACIONES ► Página 7

BIBLIOGRAFÍA ► Página 8

INTRODUCCIÓN

La invisibilidad es un sueño que solo se cumple en las películas de ciencia ficción pero en el mundo real también hay quien sueña con pasar inadvertido, solo hay que fijarse en el ejercito, aunque a veces las técnicas que utilizan los soldados son más cómicas que eficientes. Ver sin ser visto es una de las fantasías humanas más recurrentes.

¿A quién no le gustaría espiar a aquellas personas que le resulta un misterio, poder escuchar lo que se dice de nosotros cuando no estamos delante o desaparecer sin dejar rastro?

Ahora, ha sido posible recrear este viejo sueño humano, tan destacado en el cine, en libros de ciencia ficción, tebeos e incluso cuentos infantiles.

¿QUÉ ES LA INVISIBILIDAD?

La invisibilidad es la capacidad de un cuerpo físico visible para pasar, en condiciones de luz normales, a no ser visto por un supuesto observador.

Hasta principios del siglo XXI esta cualidad solo era posible en la naturaleza y se daba en gases y seres u objetos que por su tamaño, el ojo humano no era capaz de captar sin ayuda de lentes u otra tecnología diseñada para tal menester.

'Metamateriales para la invisibilidad'

El camuflaje de los camaleones

es un claro ejemplo de invisibilidad

en la naturaleza

Un objeto que podría ser visible puede ser clasificado como invisibles si se encuentra en las condiciones de:

  • Estar detrás de un objeto.

  • Es del mismo color o apariencia que el fondo.

  • Estar en un ambiente que es demasiado oscuro o demasiado luminoso.

  • Estar en el punto ciego del observador.

  • Estar alterando su propia apariencia, ya sea biológicamente o por tecnología.

En los últimos años, la invisibilidad de los objetos ha dejado de ser algo más propio de la ciencia ficción que de la vida real. Los científicos, creen haber descubierto materiales que cambian la forma en que se comporta la luz sobre un cuerpo físico para conseguir el efecto de invisibilidad. Son los llamados metamateriales.

METAMATERIALES

Cuando la luz choca contra cualquier objeto su estructura subatómica hace que este se vea. Todo depende de cómo interactúan la luz con los átomos por lo que si podemos controlar esos átomos podremos controlar el aspecto de nuestro mundo. Y eso es lo que los metamateriales ya pueden hacer, consiguiendo que los objetos sean invisibles.

Estos materiales, que aún no tienen una clara definición, se consideran compuestos artificiales con propiedades electromagnéticas inusuales, por su estructura diseñada previamente y por ser un material no natural

'Metamateriales para la invisibilidad'

Normalmente la luz choca contra un cuerpo que la hace rebotar o reflejar lo que hace que un supuesto observador vea ese cuerpo.

Estos metamateriales se adapta a la curvatura de las ondas de luz por completo alrededor del objeto haciéndola desviar las ondas electromagnéticas, de modo que el observador no ve el cuerpo que tiene delante, además este invento es capaz de ocultar también las sombras de ese cuerpo.

Pero para conseguir que un objeto con un tamaño relativo, o una persona, sean invisibles, se necesitaría un metamaterial que tuviera, lo que los científicos llaman, un “índice de refracción negativa”, o sea, un material capaz de curvar rayos de luz de forma que no generen ni sombras ni reflejos.

En contraste, todos los materiales encontrados en la naturaleza tienen un resultado positivo en el índice de refracción, una medida de cuánto las ondas electromagnéticas son dobladas al pasar de un medio a otro.

'Metamateriales para la invisibilidad'

Refracción en un material normal y en un metamaterial doble negativo o "zurdo".

Con el fin de que sus propiedades funcionen en frecuencias del orden de las ondas electromagnéticas, los componentes estructurales de un metamaterial deberían ser, en principio, más pequeños que la longitud de onda de la radiación electromagnética con la que interactúa.

Así, podríamos aproximar su comportamiento en esas frecuencias al de un material homogéneo, descrito con precisión por un índice de refracción eficaz. Para la luz visible, que tiene longitudes de onda inferiores a un micrómetro (560 nanómetros para la luz solar), las estructuras deberían ser del orden de la mitad o menos de la mitad de este tamaño, es decir, menos de 280 nanómetros. En frecuencias de microondas, las estructuras sólo deben ser del orden de un decímetro.

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En 2006 se habían creado metamateriales diminutos a nivel nanométrico, (1nm = 1x10-9 m la millonésima parte de un metro) que lograron hacer invisible a un cilindro, en dos dimensiones, de unos diez centímetros «iluminándolo» con un rayo de microondas, frecuencia que el hombre no puede ver.

Los metamateriales por lo general consisten en estructuras periódicas, y, por tanto, tienen muchas similitudes con los cristales fotónicos; de hecho, muchos autores incluyen estos últimos dentro de la categoría de metamateriales. Sin embargo, los cristales fotónicos constan de estructuras de tamaño superior a la longitud de onda en la que funcionan, y, por tanto, su comportamiento no puede aproximarse al de un material homogéneo efectivo.

Estos materiales empezaron a ser una posibilidad teórica gracias a las investigaciones del físico del Imperial College de Londres John Pendry.

Sólo unos meses después el proyecto se convirtió en una realidad al conseguir, el propio Pendry, crear una "manta de invisibilidad" capaz de desviar ondas electromagnéticas proyectadas sobre un pequeño cilindro.

'Metamateriales para la invisibilidad'

INVESTIGACIONES ANTERIORES

1º → El “traje mimético electro-óptico” inspirado en la capacidad de algunos animales en asemejarse a su entorno. Fue patentado en 1994 por Richard Schowegerdt, quién fundó en 1990 el “Proyecto Camaleón” para buscar la llamada invisibilidad.

2º → A las transformaciones de una pantalla rígida en una red de micro pantallas con sensores que hacen la función de una videocámara capaz de proyectar un ambiente suprimiendo un objeto o persona. Por Philip Moynihan y Maurice Langevin.

3º → El universitario Susumi Tachi, de Tokio, efectuó la primera demostración mundial del “mimetismo óptico” con un complicado sistema de videocámaras, visores y superficies retrorreflectores, que pueden transformar un impermeable en una ventana por donde ver que hay detrás.

'Metamateriales para la invisibilidad'

APLICACIONES METAMATERIALES

• Equipos de fuerzas de seguridad, y que en un futuro podría aplicarse en aviones de combate, misiles y carros de combate a frecuencias de microondas.

• Creación de "superlentes" que mejorarían drásticamente la calidad de las imágenes para el diagnóstico médico y otros usos.

• En la investigación de animales en su habitad natural.

• En la arquitectura (revolucionando el diseño de edificios).

• En antenas, circuitos planos, miniaturización de guías de onda, superficies de alta impedancia (relación entre la tensión y la intensidad de corriente), materiales sintonizables.

• Protección contra las subidas del nivel del mar.

'Metamateriales para la invisibilidad'
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BIBLIOGRAFÍA

• INTERNET.

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