¿Qué son los metamateriales?

Los metamateriales prometen ocultar objetos en el espacio y el tiempo, haciéndolos invisibles, inaudibles o incluso impalpables. Estos presentan una habilidad especial: influyen en las ondas de luz o sonido de manera diferente a todos los materiales naturales.

Metamateriales, ¿Qué son?

Los metamateriales son materiales artificiales cuyas propiedades no se encuentran en la naturaleza. Se les puede dar cualquier forma y diseño, y se les puede asignar cualquier propiedad física.

Los metamateriales se han utilizado para lograr una variedad de efectos, como la invisibilidad, el foco de ondas, la superconductividad y la amplificación de la luz.

También, se han utilizado para construir un dispositivo que puede hacer que un objeto sea invisible a la luz, el cual se compone de una serie de láminas delgadas de metamateriales, dispuestas de forma tal que reflejan la luz y que el objeto no se vea.

Aunque el dispositivo todavía no es perfecto, se espera que en el futuro mejore para que pueda ocultar objetos más grandes y más complejos.

Su estructura lo hace posible. Desde la distancia, dicho material parece una masa homogénea. Sin embargo, los metamateriales consisten en unidades dispuestas de forma muy regular,  las cuales ejercen su efecto sobre la radiación que se va a manipular.

Por ejemplo, el índice de refracción se puede convertir en negativo y la luz se puede guiar alrededor del objeto; estas "capas de invisibilidad" podrán ser utilizadas algún día por los militares, pero los científicos tienen en mente principalmente aplicaciones técnicas, especialmente lentes y sensores que podrían usar esta tecnología.

El hecho de que los metamateriales se hayan convertido en un tema de investigación popular, puede tener algo que ver con una ingeniosa idea de relaciones públicas de dos investigadores británicos.

En realidad, a principios de la primera década del 2000, los físicos John Pendry y Ulf Leonhardt solo querían llamar la atención sobre una nueva área de investigación. Sin embargo, para hacer más atractivo el tema, altamente abstracto, los teóricos idearon una aplicación ficticia:

Un material que redirige la luz alrededor de un objeto, haciéndolo invisible. Porque tal material no existe en la naturaleza.

Ondas de sonido

Los metamateriales también se han utilizado para construir un dispositivo que puede enfocar las ondas de sonido, de tal manera que se pueda oír una conversación a través de una pared.

El dispositivo se compone de una serie de láminas delgadas de metamateriales dispuestas de forma tal que reflejan las ondas de sonido, haciendo que se puedan oír a través de la pared.

Los metamateriales se han utilizado para construir un dispositivo que puede amplificar la luz. El dispositivo se compone de una serie de láminas delgadas de metamateriales dispuestas de forma tal que reflejen la luz, y se pueda amplificar.

Los metamateriales tienen varias funcionalidades tales como:

• construir un dispositivo que puede enfocar las ondas de sonido de tal manera que se pueda oír una conversación a través de una pared.

• El dispositivo se compone de una serie de láminas delgadas de metamateriales, dispuestas de forma tal que reflejan las ondas de sonido y se puedan oír a través de la pared.

• permitir que la luz viaje a velocidades superiores a la de la luz, en el vacío. El dispositivo se compone de una serie de láminas delgadas de metamateriales dispuestas de forma tal que reflejen la luz, y que se pueda viajar más rápido que la luz en el vacío.

Metamateriales en Productos Comerciales

Entonces, ¿qué tienes que hacer para dirigir la luz como deseas? Tienes que deformar los frentes de onda de manera específica. Esto funciona al garantizar que el material tenga diferentes propiedades materiales, como el índice de refracción, en diferentes puntos. 

Por ejemplo, pueden construir lentes completamente planas. Para que todo sea prácticamente utilizable, los bloques de construcción elementales de los metamateriales, las "celdas unitarias" que forman la red cuasi-atómica, solo tienen que ser más pequeñas que la longitud de onda de la onda respectiva. En el caso de la luz visible, por ejemplo, es de unos cientos de nanómetros.

Kymeta, una de las primeras empresas en utilizar metamateriales en productos comerciales, ha desarrollado una antena satelital móvil plana que puede orientarse a voluntad, usando software, y solo requiere alrededor de 150 vatios de potencia.

La superficie de la antena contiene diminutos resonadores a intervalos regulares que, como diapasones, absorben o amplifican ondas electromagnéticas de ciertas frecuencias.

Los ingenieros de Kymeta usan cristales líquidos especiales para establecer la frecuencia a la que lo hacen particularmente bien. La tecnología para impulsar estos cristales líquidos se basa en la misma tecnología utilizada en las pantallas.

Sin embargo, se necesitaron alrededor de diez años para convertir la idea en un producto terminado.