Así que hemos vivido para ver una época en la que el sombrero invisible, un atributo familiar de los cuentos populares, no parece fantástico. Las tecnologías actuales le permiten ocultar objetos sin ningún tipo de magia, basándose únicamente en el conocimiento de las leyes de la física.
La historia de los materiales invisibles se remonta al período de formación del estado soviético, cuando se lanzaron muchos proyectos científicos, a veces los más fantásticos. En 1936, la prensa escribió sobre un avión de plexiglás transparente cubierto de amalgama. Supuestamente fue diseñado por Robert Bartini, un ingeniero italiano que huyó a la URSS. Sin embargo, ni fotografías ni dibujos de ese maravilloso avión han sobrevivido, por lo que el secreto de su invisibilidad puede considerarse perdido. Los materiales inaccesibles a la vista tuvieron que reinventarse.
Vemos esos objetos que reflejan la luz. Lo dispersan en diferentes ángulos según el color, el material y la posición relativa a la fuente de luz. El reflejo es capturado por la retina y transmitido al cerebro, donde se forma una imagen. En consecuencia, si la luz reflejada por el objeto no llega a la retina, no la veremos. Pero, ¿cómo se puede poner en práctica esta tecnología?
Hasta la fecha, los científicos han ideado tres métodos. Por ejemplo, sugieren hacer que la luz se doble alrededor de un objeto sin chocar con él. Para esto, la cosa debe cubrirse con un material con una estructura especial en forma de celosía de inclusiones-ladrillos, cuyo tamaño es menor que una cierta longitud de onda de luz.
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Así imaginó el artista el nanocap de invisibilidad / grupo Xiang Zhang, Berkeley Lab / UC Berkeley.
Suponga que el espectro visible para el ojo humano cubre longitudes de onda de 400 a 700 nanómetros, por lo tanto, las inclusiones de rejilla deben ser del orden de 100-200 nanómetros. No es casualidad que se llamen metaátomos. La luz se doblará alrededor del objeto cubierto con metaátomos, como un foso para peatones en la carretera. Una idea similar fue implementada por físicos de los Estados Unidos en 2015, creando un material de silicio con un grosor de solo 80 nanómetros. Con su ayuda, fue posible ocultar una diminuta partícula de células vivas al investigador que la observaba a través de un microscopio.
“También puede hacer que la luz atraviese el material sin distorsionarse. En física, se utiliza una cantidad llamada transmitancia: muestra la relación entre el flujo de radiación que ha pasado a través de una sustancia y el flujo que ha caído sobre su superficie. Por ejemplo, la luz atraviesa el vacío sin obstáculos, por lo que su transmitancia es la unidad. Pero el metal refleja todas las ondas electromagnéticas que inciden sobre él. Resulta que para que el material sea invisible, la luz debe atravesarlo completamente, sin dispersarse, como a través de un vacío”, dice Alexei Basharin, empleado del Laboratorio de Metamateriales Superconductores de NUST MISIS.
Para hacer esto, a los investigadores se les ocurrió la idea de combinar dos materiales para que las ondas reflejadas de ellos se extingan entre sí y simplemente pasen sin dispersarse; este estado se llama anapole. Y las estructuras que exhiben propiedades inusuales debido a su arquitectura, y no a las características de sus sustancias constituyentes, se denominan metamateriales.
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El tercer método se basa en la capacidad del material para absorber toda la luz sin reflejar nada. Pero no es muy popular, ya que no será posible ocultar completamente el objeto detrás de él, arrojará una sombra.
“Lo más difícil es hacer un material que sea transparente a una amplia gama de luz. Afortunadamente, esto no es necesario, porque normalmente se requiere la función de invisibilidad para una tarea específica. Por ejemplo, para asegurarse de que cierta radiación destruya solo las células cancerosas y simplemente no note las sanas. En cuanto a las capas de invisibilidad como entretenimiento para las personas, es poco probable que lleguen al mercado pronto. Basta con que los físicos prueben que un metamaterial en particular funciona, lo que requiere una pieza de unos pocos micrómetros de tamaño. Simplemente no es interesante y muy caro producir enormes “harapos”, al menos por ahora”, concluye Basharin.
Olga Kolentsova
