sábado, 7 de marzo de 2015

Mensajes amables de fin de semana: Metamateriales. Invisibilidad, superlentes,microprocesadores más potentes..


Estimad@s Clientes y/o amantes del LEAN: 

Sirva este escrito como un pequeño homenaje a los metamateriales y las enormes ventajas que se pueden sacar de ellos

1º Avance decisivo en la Universidad de Arizona
El profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de Arizona, Hao Xin, ha descubierto un aspecto de materiales sintéticos que acerca a los ingenieros un paso más hacia la creación de microscopios con superlentes para captar detalles a nivel molecular, así como para la construcción de escudos de invisibilidad para ocultar objetos y personas. 

Refracción negativa

Los hallazgos, publicados en Nature Communications, revelan el uso de una 
impresora 3D para hacer metamateriales a partir de metales, plásticos y otras sustancias. Similares a una bola de plástico poroso y placas madre con pequeños cables de cobre, estos objetos se configuran en patrones geométricos precisos para curvar las ondas de energía de forma antinatural. Exhiben en particular una propiedad llamada refracción negativa, que implica que pueden curvar las ondas hacia atrás. 

Ver información completa en :


 

2º Bases físicas

Cuando una onda electromagnética atraviesa un material, los electrones y átomos que lo componen experimentan unas fuerzas y se mueven en consonancia. Este movimiento afecta a la propagación y propiedades de la onda. Entonces, dependiendo de qué átomos formen el material y cuál sea su estructura, la propagación de ondas electromagnéticas en él tendrá unas características particulares. Pero no es necesario que las ondas interactúen con algo tan pequeño como los átomos, sino que se puede influir en su comportamiento mediante estructuras artificiales, con la condición de que el tamaño de esas estructuras sea mucho menor al de la longitud de onda de la radiación.

Como es fundamental que los elementos que forman el metamaterial sean mucho menores a la longitud de onda incidente, los primeros intentos se realizaron trabajando con longitudes de onda grandes, pues el dispositivo resulta más sencillo de producir. Uno de los objetivos actuales de estudio es conseguir metamateriales que trabajen con longitudes de onda en el espectro visible (400-700 nm) o menores, lo que implica, entre otros problemas, reducir a escala nanométrica los elementos que los forman. Así, la necesidad de que las dimensiones de las partes que forman el metamaterial sean menores a la longitud de onda de la radiación que se quiere utilizar hace que el proceso de fabricación deba ser controlado a muy pequeña escala


 

3º Ilustración
 
 
 
4º Aplicaciones
4.1. La más impactante : escudos de invisibilidad…..faltan todavía muchos “pequeños detalles”…ya sabéis aquello que dicen los ingleses: “El demonio está en los detalles”
4.2. Superlentes : obtención de imágenes ópticas nanométricas
Para que los microscopios ópticos puedan discernir virus individuales vivos o moléculas de ADN, la resolución del microscopio debe ser más pequeña que la longitud de onda de la luz
En un sistema óptico convencional no es posible distinguir objetos menores que el tamaño de la longitud de onda de la luz que lo ilumina
La razón es que los detalles de menor tamaño de la imagen iluminada viajan en ondas que se atenúan muy rápidamente con la distancia por lo que dicha información no llega al sistema óptico que reconstruye la imagen iluminada
Los metamateriales permiten solucionar este inconveniente  
4.3. Multiplicar la potencia de cálculo de los microprocesadores
Los procesos de fabricación de los microprocesadores se basan en técnicas de litografía óptica
El detalle más fino que se puede grabar está limitado por la longitud de onda de la luz utilizada, debido al límite de difracción
Si fuera posible utilizar superlentes en los procesos de litografía sería posible grabar detalles mucho más finos que la longitud de onda
4.4 Antenas
Un gran número de dispositivos de radiofrecuencia están basados en elementos resonantes, cuya longitud física ( necesaria para que funcionen-resuenen- a una determinada frecuencia) condiciona el tamaño del dispositivo completo
Los metamateriales permiten construir resonadores cuya frecuencia de resonancia es independiente de la longitud del resonador
Esto permitirá conseguir niveles de miniaturización enormes en un gran número de dispositivos de radiofrecuencia, como las antenas ( reducciones de tamaño del orden del 75%)
 
Un cordial saludo
Alvaro Ballesteros

 


 

 

 

 

 

 

 


 

4º Aplicaciones

4.1. La más impactante : escudos de invisibilidad…..faltan todavía muchos “pequeños detalles”…ya sabéis aquello que dicen los ingleses: “El demonio está en los detalles”

4.2. Superlentes : obtención de imágenes ópticas nanométricas

Para que los microscopios ópticos puedan discernir virus individuales vivos o moléculas de ADN, la resolución del microscopio debe ser más pequeña que la longitud de onda de la luz

En un sistema óptico convencional no es posible distinguir objetos menores que el tamaño de la longitud de onda de la luz que lo ilumina

a razón es que los detalles de menor tamaño de la imagen iluminada viajan en ondas que se atenúan muy rápidamente con la distancia por lo que dicha información no llega al sistema óptico que reconstruye la imagen iluminada

Los metamateriales permiten solucionar este inconveniente  

4.3. Multiplicar la potencia de cálculo de los microprocesadores

Los procesos de fabricación de los microprocesadores se basan en técnicas de litografía óptica

El detalle más fino que se puede grabar está limitado por la longitud de onda de la luz utilizada, debido al límite de difracción

Si fuera posible utilizar superlentes en los procesos de litografía sería posible grabar detalles mucho más finos que la longitud de onda

4.4 Antenas

Un gran número de dispositivos de radiofrecuencia están basados en elementos resonantes, cuya longitud física ( necesaria para que funcionen-resuenen- a una determinada frecuencia) condiciona el tamaño del dispositivo completo

Los metamateriales permiten construir resonadores cuya frecuencia de resonancia es independiente de la longitud del resonador

Esto permitirá conseguir niveles de miniaturización enormes en un gran número de dispositivos de radiofrecuencia, como las antenas ( reducciones de tamaño del orden del 75%)

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