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%)
No hay comentarios:
Publicar un comentario