viernes, 11 de diciembre de 2009

Metamateriales


Avances en metamateriales


Por Victor Diñeiro Somolinos


Ingenieros de la Universidad de Princeton han creado un metamaterial semiconductor. Son materiales artificiales que presentan propiedades electromagnéticas inusuales. Se diferencian de otros materiales en que son capaces de reflectar la luz en sentido contrario al que éstos lo hacen de forma natural.
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Los metamateriales conocidos hasta ahora se obtenían en 2 dimensiones, lo que limitaba sus propiedades, pero los nuevos se han obtenido en 3 dimensiones. Los semiconductores que forman este metamaterial están hechos a partir de sólidos cristalinos y mediante técnicas sencillas y baratas.  Su fabriación se realiza de manera muy minuciosa a escalas muy pequeñas que modifican sus propiedades colectivas. Esto posibilita que con los metamateriales se pueda manipular la luz de una manera impensable para otros.

Las propiedades de los metamateriales se debe a su estructura y no a su composición, son materiales en los que sus propiedades físicas son distintas a las de los compuestos que lo forman. Con las propiedades de los metamateriales, se podrían llevar a cabo numerosos avances en muchos campos como la alta velocidad, la medicina,  seguridad militar o fabricación de microscopios y telescopios más avanzados. También, con ellos se podría fabricar lentes planas que permitan enfocar luz en áreas muy pequeñas (más pequeña que la longitud de onda de la luz).

Una de las propiedades más llamativas es el índice de refracción negativo. Las ondas electromagnéticas sufren refracción cuando pasan de un medio a otro (ocurre al introducir un tenedor en un recipiente de agua). La mayoría de los materiales tienen un índice de refracción positivo. Para entender cual es la influencia de este cambio de signo podemos pensar lo que ocurriría con el tenedor al sumergirlo en un recipiente que contuviese un metamaterial. En esa situación, se doblaría hacia la superficie y no hacia en fondo, como sucede habitualmente.
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El índice de refracción positivo, requiere uso de lentes curvas que distorsionan la luz, pero en el caso de metamateriales, al tener un índice de refracción negativo, se compensaría esta disfunción y se conseguirían, por ejemplo, microscopios más potentes. Además este signo del índice de refracción mejoraría el rendimiento de las antenas reduciendo interferencias y permite invertir el efecto Doppler . Este fenómeno es utilizado en los radares policiales para determinar la velocidad de los vehículos. Si se utilizasen metamateriales la frecuencia de onda decrecería a medida que se acerca el objeto, a la inversa de lo que sucede en nuestra vida cotidiana.

Estos dispositivos pueden fabricarse mediante técnicas basadas en la nanotecnología, y también, con otras basadas enl a microtecnologia. En la industria se necesitan metamateriales del orden de nanómetros a micras. Por ejemplo para aplicaciones ópticas se necesitan dispositivos de tamaños nanométricos a micrométros. Mientras que en el sector de las telecomunicaciones, los tamaños empleados varían desde micras a milímetros.
Por otra parte, el uso de metamateriales sería la base para conseguir objetos invisibles. Actualmente se están realizando estudios para una posible aplicación militar que supondría camuflar aviones o tanques, pero de momento estamos lejos de llegar a ese punto, pues los metamateriales son frágiles y fabricarlos a gran escala es un desafío para el que se necesita mucha investigación.
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Simulación de un coche invisible


Fuente: http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2009/12/08/avances-en-metamateriales/

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