Metamateriales: El camino hacia la invisibilidad, por Pablo Secades

Canción recomendada para la lectura de este post: 

La RAE define metamaterial como…, vaya, en su pagina web no aparece ninguna entrada bajo este criterio de búsqueda. ¿Tal vez estemos hablando de un concepto realmente nuevo que nuestro diccionario aun no ha tenido el tiempo de incorporar? Veamos…

No existe una definición formal para el termino metamaterial. La Enciclopedia Británica define a los metamateriales como ‘’materiales artificiales, que muestran extraordinarias propiedades electromagnéticas provenientes de su estructura y no de su composición y que no se encuentran en la naturaleza’’ (más o menos…).

La investigación en metamateriales es relativamente reciente, nace prácticamente con el s.XXI ya que es a principios de la primera década de este siglo cuando se empiezan a estudiar de manera rigurosa y sistematizada desde distintos campos como la física, ingeniería electrónica, ciencia de los materiales, nanociencia y….., ¡óptica!. Como vemos es un área de estudio completamente interdisciplinar y transversal.

He recalcado la óptica como disciplina de estudio de metamateriales porque la propagación de la luz a través de ellos se comporta de manera completamente inusual produciendo efectos muy particulares. Quedémonos con ésto….

Una búsqueda en WorldWideScience.org, uno de los buscadores de artículos científicos más extendidos a nivel mundial, devuelve más 420.000 publicaciones científicas relacionadas con el término ‘’metamaterial’’.  Si sometemos el termino a búsqueda en la US National Library of Medicine National Institutes of Health, el buscador de referencia en biomedicina (que le vamos a hacer, dada mi formación barro para casa…) ofrece mas de 3500 resultados, lo que indica que el estudio de los metamateriales en el campo de la medicina es aun incipiente pero muy prometedor. Queda claro pues que hay una gran inversión humana y económica involucrada en el estudio de estos materiales a nivel global.

No es objeto de este post el hablar de todas las propiedades físicas de estos nuevos materiales. Nos llevaría a tener que lidiar en profundidad con conceptos como Permisividad Eléctrica y Permeabilidad Magnética negativas, cristales electromagnéticos, cristales fotónicos, índices de refracción negativos, radiación de Cherenkov y efecto Doppler también negativos… Demasiado para este modesto texto y para el lego en la materia de la física que lo escribe.

Intentemos divertirnos y volvamos a la óptica. Lo que me produce fascinación de los metamateriales es una de sus propiedades, presentar un índice de refracción negativo. En la naturaleza todos los objetos muestran índices de refracción positivos, es decir, la luz llega a ellos, se refleja y es esta luz reflejada la que vuelve a nuestros ojos haciéndolos visibles. Pero, ¿qué sucede entonces cuando el índice de refracción es negativo, como sucede en el caso de estos materiales?…, aquí viene lo fascinante. En este caso, objetos con índices de refracción negativa consiguen que la luz que incide sobre ellos sea doblada hacia atrás o alrededor de los mismos. Si la luz no se refleja en estos objetos, si no que los rodea, no pude volver a nuestros ojos reflejada, lo cual los convierte en transparentes, invisibles, ¿no esta mal, verdad?… Me pregunto cómo encontraran los investigadores los metamateriales con los que trabajan en sus laboratorios siendo éstos invisibles…, dejaremos esta cuestión para otra ocasión.

Las aplicaciones de estos materiales son muchas y diversas. Parece obvio su uso en el ámbito militar (en lo que suelen llamar defensa, que en la mayoría de los casos viene a ser ataque…), que dejaría al camuflaje clásico en pañales.  Campos como el de la óptica y las telecomunicaciones podrían beneficiarse enormemente de estos nuevos materiales. El desarrollo de nuevos componentes electrónicos, su aplicación a las energías renovables de la mano de placas solares más eficientes, pequeños láseres, cámaras con lentes más avanzadas que permitirán ir de lo microscópico a lo nanoscópico, miniaturización de antenas de comunicaciones, son retos que ya se están abordando con esta nueva tecnología.

¿Quién no ha soñado alguna vez con ver sin ser visto? Puede que sea un espíritu de curiosidad inherente al ser humano, puede que sea tan solo un afán por el cotilleo o un gusto por el voyeurismo, pero todos hemos pensado en ello alguna vez.

Desde H.G.Wells en ‘’El Hombre Invisible’’ hasta ‘’Harry Potter’’, la invisibilidad ha sido abordada en la literatura (sería difícil hacerlo en el contexto de la pintura, escultura o arquitectura, claro…) de maneras muy interesantes y siempre vista como algo perteneciente al terreno de lo mágico o imposible.

Pero la invisibilidad ha despertado también el interés y la curiosidad en el mundo de la ciencia y nos ha llevado a que, lo que hace no tanto era considerado como algo inalcanzable, se presente ahora como una realidad en ciernes.

Solo queda que, parafraseando al gran Hercules Poirot, nuestras células grises sepan darle el uso apropiado.

PABLO SECADES


Biólogo de cosas pequeñas, muy interesado en ciencia, comunicacion, educacion, innovacion y tecnologia en lo laboral y en cualquier proceso fermentativo, en libros, en aprender, en deporte y cualquier otro ambito del que pueda obtener inspiracion en lo personal…

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