Domar la luz y el sonido

Nuevos metamateriales permiten modificar las ondas para generar ilusiones ópticas y dispositivos útiles.

Parte de un montaje óptico que permite detectar los cambios inducidos por la estructura a escala nanométrica de un metamaterial en un haz de luz que incide sobre él. [Craig Cutler]

En síntesis

Los metamateriales diseñados a escala nanométrica permiten manipular la luz y el sonido para crear dispositivos que parecen desobedecer las reglas habituales.

Las aplicaciones de los metamateriales incluyen mantos de invisibilidad que logran que los objetos escapen de nuestra vista, así como sistemas que obligan a las ondas luminosas o acústicas a viajar en una sola dirección.

Los próximos avances en este campo podrían servir para dirigir las ondas electromagnéticas en edificios inteligentes o para mejorar las técnicas de imagen, detección y captación de energía.

Estamos rodeados de ondas: diminutas ondas vibratorias que llevan el sonido a nuestros oídos, ondas de luz que estimulan nuestras retinas y ondas electromagnéticas que transportan las señales de radio y televisión, así como un sinfín de emisiones por Internet, hasta nuestros dispositivos. Es extraordinario que todas esas ondas se rijan, en gran medida, por los mismos principios físicos fundamentales. Y en los últimos años, nuestra capacidad para controlarlas ha experimentado una revolución gracias al uso de metamateriales diseñados a escala nanométrica.

El prefijo griego meta- significa «más allá». Y estos materiales especialmente fabricados nos permiten ir más allá de las formas tradicionales en que interactúan las ondas y la materia, para crear dispositivos donde la luz y el sonido parecen desobedecer las reglas habituales. El ejemplo por excelencia de esta nueva clase de materiales es el «manto de invisibilidad», un revestimiento de metamaterial que puede ocultar objetos que se hallan a plena vista. Varios equipos de investigación de todo el mundo, incluido el mío, han diseñado y producido revestimientos de este tipo, capaces de redireccionar las ondas de luz que inciden sobre ellos. En la práctica, eso evita que la luz se refleje en el objeto y llegue hasta nuestros ojos, sin ni siquiera generar sombras. Aunque estos inventos tienen limitaciones (no se parecen a los mantos de invisibilidad de Harry Potter, como se imagina mucha gente), interactúan con la luz de una forma que parece mágica.

Esos mantos son solo un ejemplo de las aplicaciones de los metamateriales. Otros materiales de esta clase permiten que la luz se propague en un sentido, pero no en el contrario (lo cual es útil para las comunicaciones y la detección de objetos), así como romper simetrías en el espacio y el tiempo. Gracias a las modernas herramientas de fabricación a escala nanométrica y a una mejor comprensión de la interacción entre luz y materia, ahora podemos diseñar metasuperficies para producir cualquier patrón, color o ca­racterística óptica imaginable.

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