Una capa de invisibilidad con un interruptor de encendido y apagado

Las primeras capas de invisibilidad aparecieron hace aproximadamente una década. Desde entonces, la teoría detrás de estos dispositivos y la tecnología utilizada para implementarlos se ha desarrollado a un ritmo impresionante.

Hemos buscado formas de hacer capas ópticas, capas autoensambladas e incluso hemos examinado 'capas de ilusión' que hacen que una cosa parezca otra.

Hoy, Darran Milne y Natalia Korolkova de la Universidad de St Andrews en Escocia esbozan otra idea. Estos chicos han descubierto cómo hacer una capa de invisibilidad óptica que puedes encender y apagar.

Lo que hace que esto sea posible es un proceso conocido como transparencia inducida electromagnéticamente, un fenómeno en el que ciertos materiales se vuelven transparentes cuando son atacados por la luz de dos láseres cuidadosamente ajustados.

Esto funciona para materiales con átomos que pueden existir en tres estados electrónicos diferentes, digamos a, by, el más alto, c. La idea aquí es que el primer rayo láser es absorbido por el material porque excita electrones del estado a al estado c. El segundo láser también se absorbe porque excita electrones del estado b al estado c.

Si las frecuencias de los láseres están muy juntas, se pueden sintonizar de manera que interfieran de manera destructiva. Y cuando esto sucede, su capacidad para excitar electrones se cancela.

Cuando esto sucede, los fotones láser pasan repentinamente a través del material sin obstáculos, a veces a velocidades reducidas drásticamente (que es la forma en que se realizan los experimentos que detienen la luz).

Este efecto tiene varias aplicaciones. Los físicos lo usaron recientemente para crear lentes inducidas electromagnéticamente en las que el índice de refracción de un material cambia de una manera que enfoca la luz.

Es más, otros físicos han demostrado cómo se podría utilizar el mismo efecto para hacer que el índice de refracción de un material sea negativo.

Este tipo de manipulación del índice de refracción es exactamente lo que se necesita para una capa de invisibilidad porque debe dirigir la luz alrededor de un objeto, dando la impresión de que no está allí.

Sin embargo, el problema es que, aunque todo esto es posible en teoría con la transparencia inducida electromagnéticamente, los cambios extremos en el índice de refracción no han sido posibles en la práctica.

Ahora Milne y Korolkova han descubierto cómo hacerlo. Su truco consiste en utilizar átomos que pueden existir en cinco estados electrónicos en lugar de tres. Esto permite un control adicional sobre el índice de refracción llamado acoplamiento cruzado magnetoeléctrico.

La conclusión es que esto permite que un campo magnético externo module el cambio en el índice de refracción. Como resultado, es posible dirigir la luz colocando el material en un campo que varía en la forma requerida.

Tal material debería ser sencillo de hacer dopando un cristal con los átomos requeridos, dicen Milne y Korolkova.

Aún así, el nuevo material tendrá limitaciones importantes. Por ejemplo, la manipulación del índice de refracción solo es suficiente para una cierta clase especial de capa de invisibilidad llamada capa de alfombra. Estos solo ocultan un objeto en una superficie, pero no pueden ocultar un objeto en el espacio libre (al menos no todavía).

La gran ventaja de esta técnica es que hace que las capas sean mucho más sencillas de hacer. Las capas convencionales deben diseñarse a nanoescala de manera que desvíen la luz de la forma requerida.

Por el contrario, una capa inducida electromagnéticamente se haría como cualquier otro material dopado y simplemente se colocaría en un campo magnético que tenga la forma requerida. Esto, por supuesto, se puede encender y apagar con solo presionar un interruptor.

La técnica mucho más simple de transparencia inducida electromagnéticamente se puede utilizar para lograr una capa de alfombra parcial a frecuencias ópticas en vapores atómicos o sólidos, dicen Milne y Korolkova, quienes como teóricos, ahora deben estar esperando a que alguien tenga una oportunidad para hacer uno de estos dispositivos. Una demostración práctica sería otro avance interesante en la tecnología de camuflaje.

Todavía tenemos que ver aplicaciones comercialmente viables para el encubrimiento, pero a este ritmo de desarrollo, no tendremos que esperar mucho más.

Ref: arxiv.org/abs/1206.3944 : Ocultación de invisibilidad inducida electromagnéticamente

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