El futuro de la Invisibilidad (parte II)

Diferente de la sedosa y brillante tela que cubre al joven Potter en sus aventuras, la primera capa de invisibilidad lograda por la ciencia es un poco menos atractiva. No es más grande que un plato y consiste en 10 anillos concéntricos de una cinta especial compuesta de fibra de vidrio y cobre, todo en un conjunto que mide apenas un centímetro de alto. Se eligió construirla asi para simplificar el experimento, de esta manera la capa fue diseñada para funcionar en dos dimensiones y sólo con microondas explica el boletín de prensa publicado por la Universidad de Duke.

Con ella los científicos hicieron varios experimentos en los que consiguieron que un pequeño cilindro de cobre fuera “invisible” a un haz de microondas disparado contra él. David Schurig, uno de los desarrolladores del aparato, comenta en un video distribuido a la prensa que de la misma manera en que el agua de un río fluye alrededor de una piedra y aguas abajo no es posible distinguir la interrupción, lo que esta armadura hace es guiar las microondas alrededor de una región central y reconstruirlas del otro lado, esto reduce la absorción y refracción de las ondas de tal manera que cualquier objeto que se coloque en ese “hueco” no producirá alteraciones en el campo electromagnético.

El artículo publicado en la revista Science del pasado mes de noviembre describe que las pruebas se realizaron en una cámara especial en la que las microondas solo pueden viajar a través de la capa. Los instrumentos permitieron generar imágenes que ilustraron el comportamiento de las microondas conforme avanzaban dentro de la cámara. Primero se estudió la distribución de las ondas electromagnéticas moviéndose a través del espacio libre. En una segunda etapa se mapeó el recorrido de las ondas colocando el cilindro de cobre sin la capa de invisibilidad y por último se realizaron imágenes con el cilindro en el centro de la capa. Al comparar las imágenes se pudo comprobar como la capa fue capaz de restituir las ondas casi a su estado original.

Una capa hecha a la medida

En el cuento infantil “el nuevo traje del emperador”, un par de embaucadores hacen creer al emperador y su corte que la tela que brota de sus telares es invisible a los ojos de los ignorantes. Ante la vergüenza de ser considerados tontos todos alaban las virtudes de una capa invisible e inexistente.

Lo que ha salido de los laboratorios de la Escuela de Ingeniería de Duke es uno de los logros más avanzados en la tecnología de materiales. Perfectamente visible, el secreto de la capa de invisibilidad es una tecnología llamada metamateriales. En la naturaleza las propiedades de los materiales están determinadas por su química, las propiedades de los metamateriales dependen de su estructura física. Son elementos creados artificialmente cuya estructura ha sido planeada y diseñada primordialmente para generar respuestas específicas a ciertos campos electromagnéticos explica el Dr. Eric Rosas.

La capa de invisibilidad de Duke esta compuesta por cintas de fibra de vidrio en las que se han entretejido minúsculas herraduras y cables de cobre. El diseño, tamaño y estructura de estas aplicaciones de cobre han sido cuidadosamente calculadas para interactuar de una forma específica con las microondas.

Cuando las microondas golpean las cintas de metamaterial, éstas excitan las estructuras de cobre, las cuales están diseñadas y acomodadas para producir fuerzas electromagnéticas que permiten atrapar las microondas y guiarlas sobre la superficie de los aros concéntricos para reconstruirlas a su estado original al final del recorrido.

En palabras de sus creadores, la capa representa una de las más elaboradas estructuras de metamateriales que haya sido diseñada y producida. Así mismo representa una de las aproximaciones más comprensibles a la invisibilidad hasta ahora realizadas, con la capacidad potencial de llegar a ocultar objetos de cualquier tamaño y composición.


Instrucciones de uso.

Aunque la capa de invisibilidad demuestra la factibilidad de las propuestas teóricas de sus diseñadores, los descubrimientos realizados representan apenas un paso de bebé en el camino de la aplicación de esta tecnología al campo de la invisibilidad advierte Steven Cummer, otro de los miembros el equipo de investigadores, en una opinión citada en el boletín de prensa de la Universidad de Duke.

“Lo que tenemos aquí es una forma totalmente nueva de controlar luz y campos electromagnéticos” explica John Pendry, miembro del equipo realizador de la capa y uno de los lideres mundiales en teoría de metamateriales. “Hemos pensado en los uso para ocultar cosas y bloquear campos magnéticos pero yo estaría muy sorprendido si eso fuera lo único que pudiéramos hacer con esto”

El Dr. Eric Rosas del Centro Nacional de Metrología explica que la principal y más inmediata aplicación de esta tecnología se encuentra en el campo de las telecomunicaciones y la fotónica. Por sus propiedades, estos nuevos materiales son capaces de doblar y concentrar las ondas en formas que hasta ahora eran impensables. Con ello se abre la posibilidad de usarlos para salvar bloqueos que causen interferencia en señales de radio o televisión. Otra aplicación importante es el salto de la electrónica a la fotónica, circuitos lógicos que funcionen con luz en lugar de electricidad.

El futuro de la invisibilidad (parte I)

El hombre invisible de H.G Wells, Sue Richards de los cuatro fantásticos, las naves Klingon de Star Treck, la ciencia ficción ha bordado una gran variedad de sueños de invisibilidad, sin embargo en la realidad el truco resulta un poco más complicado. En años recientes la nanotecnología, la física quántica y la fotónica comienzan a desvanecer la línea entre la realidad y la ficción con los primeros cortes que nos llevaran a vestir la invisibilidad.

En un laboratorio de escuela de ingeniería de la Universidad de Duke en Carolina del Norte, David R. Smith y David Schurig han tejido la primera capa de invisibilidad. En lugar de un derecho y dos reveses, el tejido que estos investigadores desarrollaron está compuesto por un nuevo tipo de material llamado “Metamateriales” cuyas características especiales permiten abrir un agujero en el entramado de la luz y con ello tener un primer vistazo a la invisibilidad.

Más que una capa como la de Harry Potter, la propuesta de la universidad de Duke para la invisibilidad se asemeja a una armadura de silicio y cobre. El planteamiento teórico para este experimento fue publicado en la revista Science en mayo del año pasado. Pero cuando en noviembre estos dos americanos y su colega inglés Sir John Pendry del Imperial College de Londres dieron la noticia de que habían logrado experimentalmente su teoría, tomaron al mundo por sorpresa. Si bien no es la única propuesta, si es una de las que más atención ha recibido por parte de los medios por ser ya una realidad.

Lecciones para desaparecer

Podemos ver un objeto porque la luz proveniente de alguna fuente ya sea el sol o una lámpara lo alcanza. Al dar con él parte de la luz es absorbida y otra parte “rebota” hacia nosotros, explica el Dr. Eric Rosas, coordinador científico de la División de Óptica y Radiometría del Centro Nacional de Metrología. Nuestros ojos perciben las diferentes ondas de luz reflejada por objeto y junto con el cerebro procesan estas sensaciones para reconstruir su forma real.

La invisibilidad - define el Dr. Rosas - es posible cuando conseguimos que dicho objeto no refleje o absorba luz, es decir, cuando logramos que las ondas de luz que transitan por su posición lleguen a nuestros ojos sin ninguna alteración. Para lograr esto hay dos caminos: el primero sería lograr que el objeto se vuelva transparente y permita el paso de la luz. La otra forma es conseguir que los rayos de luz se doblen para hacer que la trayectoria de una onda de luz le “ saque la vuelta” al objeto y continué como si nada hubiera pasado.

Si optamos por hacer transparente un objeto o una persona, esto implica cambiar seriamente su composición química y con ello poner en riesgo su existencia. Como una de las gracias de la invisibilidad es disfrutarla, podemos eliminar esta primera opción.

Por el contrario si nos decidimos por la puerta numero dos, hay más elementos con los que podemos trabajar. De manera natural es posible “doblar” un rayo de luz mediante su interacción con el material que ilumina. Un ejemplo son el aire y el agua, ambos medios son transparentes y permiten el paso de luz, pero alteran su trayectoria original. Cuando se mete un lápiz en un vaso con agua, el lápiz parece quebrarse, esta ilusión óptica es provocada por el cambio de trayectoria de la luz al pasar de un medio a otro. A este fenómeno se le llama refracción y esta determinado por la forma en que la luz interactúa con los materiales. Por lo tanto si alteramos las características de los materiales sobre los que incide un rayo de luz, entonces es posible también cambiar los efectos que estos materiales tendrán con la luz.

El Dr. Eric Rosas explica que la luz es un tipo de radiación electromagnética como las microondas, las ondas de radio, los rayos X o los rayos infrarrojos. La diferencia entre una radiación y otra es el tamaño de la onda o longitud de onda. Los materiales no reaccionan de igual manera a todas las ondas, dependiendo de su longitud, estas energías pueden ser absorbidas, reflejadas o desviadas. Una camisa roja, por ejemplo, la vemos colorada porque el material del que esta compuesta absorbe todos los colores menos el rojo, es decir sólo es capaz de interactuar con la longitud de onda de ese color. Debido a que la luz que nuestros ojos pueden percibir esta compuesta por múltiples longitudes de onda, lograr una invisibilidad “visible” implica conseguir que un solo material se ajuste a una gran variedad de ondas.