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Cómo hacer invisible un objeto
Teóricamente se diseñó un dispositivo con forma de cepillo para el cabello que usaría cerdas hechas de nanocables para doblar la luz a su alrededor, haciendo que el objeto sea invisible. Los investigadores que idearon el diseño dicen que es el primer diseño práctico para que una capa óptica funcione en el espectro visible. Ahora están trabajando en la construcción de un dispositivo real basado en sus cálculos.
Ponerse la capa, quitarse la capa: Las simulaciones muestran cómo la luz interactúa con la sección transversal del dispositivo de camuflaje. Cuando está desenmascarado (arriba), la luz se refleja en el objeto. Pero cuando está oculto (abajo), la luz se guía alrededor del objeto y cualquier cosa dentro de él.
Aunque todavía es solo un diseño teórico, es el primero en mostrar cómo un efecto de camuflaje recientemente descubierto podría funcionar para todas las longitudes de onda de la luz visible, dice Vladimir Shalaev , profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Purdue, en West Lafayette, IN, quien dirigió el esfuerzo de investigación.
Establece una hoja de ruta para construir este tipo de estructuras, dice John Pendry , profesor de física teórica en el Imperial College de Londres, Reino Unido. Además de hacer posible que las cosas se vuelvan invisibles, el trabajo podría conducir a formas de crear escudos térmicos doblando la luz infrarroja alrededor de los objetos, dice. La investigación inicial de Pendry condujo a la creación el año pasado del primer dispositivo de camuflaje que funcionaba en el rango de microondas. (Ver Avance de encubrimiento). Este último trabajo ahora muestra una forma de extender esto al rango de luz visible, dice Pendry.
Para volverse invisible, un objeto debe hacer dos cosas: debe ser capaz de doblar la luz alrededor de sí mismo, de modo que no proyecte sombras, y no debe producir reflejos. Si bien los materiales naturales no pueden hacer esto, una nueva clase de materiales llamados metamateriales ahora lo está haciendo posible. (Ver TR10: Revolución invisible).
Doblar la luz alrededor de un objeto requiere que un material tenga un índice de refracción negativo. El índice de refracción es una propiedad que dicta cómo pasa la luz a través de un medio; es la razón por la que un palo se verá doblado cuando se lo coloque en el agua. Si el agua tuviera un índice de refracción negativo, la barra parecería doblarse sobre sí misma.
El año pasado, Pendry demostró que es teóricamente posible diseñar estructuras de cables conductores muy delgados que podrían tener un efecto sobre los campos eléctricos y magnéticos de las microondas, haciendo que se doblen de formas antinaturales como esta. Esta teoría fue posteriormente respaldada por experimentos llevados a cabo por David Smith y David Schurig en la Universidad de Duke, en Durham, Carolina del Norte.
Pero repetir el éxito de la luz visual parecía presentar problemas. Por un lado, hacer que el diseño utilizado por Smith y Schurig funcione para luz visible requeriría componentes de solo 40 nanómetros de tamaño.
La solución fue diseñar un dispositivo con agujas de nanocables muy espaciadas, de 10 nanómetros de diámetro y 60 nanómetros de largo, que emanaran de un radio central cilíndrico. En el número actual de la revista Fotónica de la naturaleza , los investigadores muestran cómo, al menos en teoría, esto ocultaría al objeto de la luz roja de una longitud de onda de 632,8 nanómetros.
Sin embargo, existen limitaciones para este enfoque. Aún se reflejaría un porcentaje muy pequeño de luz, por lo que el objeto no sería completamente invisible. Además, aunque el diseño se puede adaptar para que funcione con otras frecuencias en el rango visible, el diseño solo funcionará para una banda de luz muy estrecha.
Este es un problema real, dice Ulf Leonhardt , profesor de física teórica en la Universidad de St. Andrews, en Escocia, y experto en este campo. Se vería completamente extraño y definitivamente verías algo. Pero dice que esto no es una acusación de la investigación de Purdue; más bien, es un problema general con la investigación sobre el encubrimiento hasta ahora.
Sigue siendo un paso importante entrar en el rango visible, dice Leonhardt. Y es un paso adelante definitivo. Pero para hacer que las cosas realmente desaparezcan ante nuestros ojos, será necesario encontrar una manera de hacer que los dispositivos funcionen en una amplia gama de frecuencias, dice.
Aun así, el uso de nanocables es una forma muy práctica de avanzar, dice Pendry. Es muy útil porque lo que realmente queremos ahora es ver qué tan bien las personas pueden construirlos, dice. De hecho, esto es en lo que está trabajando el grupo ahora. El siguiente paso es fabricar y probar una muestra real, dice Alexander Kildishev, científico investigador de Purdue. Este trabajo se llevará a cabo en colaboración con el Centro de Nanotecnología Birck de Purdue.