La invisibilitat

Des de l'inici dels temps, els éssers humans han utilitzat materials que es troben a la natura per millorar la seva sort. Des del començament d'aquest segle, els científics han estudiat els metamaterials, materials artificials dissenyats per emular tipus de senyals electromagnètics, acústics i d'altres que no són possibles a la naturalesa.

Ara, Hao Xin, professor d'enginyeria elèctrica i informàtica a la Universitat d'Arizona, ha fet un descobriment amb aquests materials sintètics. Aquests descobriments poden permetre als enginyers fer un pas més a prop de la construcció de microscopis amb superlents, que veuen detalls a nivell molecular, o escuts que oculten avions militars i, fins i tot, persones.

Xin va informar de les seves troballes amb els co-autors en un article: Microwave Gain Medium With Negative Refractive Index.

En el Millimeter Wave Circuits and Antennas Laboratory, Xin utilitza una impressora 3-D per fer metamaterials de metalls, plàstics i altres substàncies. Semblant a les boles de bitlles de plàstic i petites plaques de circuits impresos. Aquests objectes es configuren en patrons geomètrics necessaris per “doblar” ones d'energia en formes anormals. En particular, exhibeixen una propietat anomenada refracció negativa, la qual cosa significa que poden doblegar una ona cap enrere.

A través d'un prisma de refracció negativa, una palla recolzant-se en un got d'aigua apareixeria invertida: La peça sobre la superfície de l'aigua apareixeria per sota l'aigua i s'inclinaria en la direcció oposada.

En un escenari més futurista, algú que busca una persona que porta una capa amb propietats de refracció dissenyades artificialment, veuria part de la persona o fins i tot no la veuria, depenent de la distribució de l'índex de refracció de la capa i si la llum que rebota d'ella, es capaç d'arribar a l'ull de l'espectador.

Xin estudia com afecten les microones en els metamaterials. Però les microones que estudien, les ones de llum, les ones sonores o les ones sísmiques: Els metamaterials amb refracció negativa, han presentat un problema de física pels enginyers:

- Redueixen la força de l'ona.

Un dels majors problemes amb els metamaterials és que produeixen la pèrdua d'energia, és a dir, creen una decadència de les ones a mesura que passen a través del material artificial. Per això s'ha dissenyat un metamaterial que conserva la refracció negativa, però no disminueix l'energia.

La primera vegada que es va mostrar que era possible, amb metamaterials unidimensionals, es va publicar en un article a la revista Physical Review Letters al 2011. Les seves noves troballes publicades a Nature Communications tenen implicacions més àmplies, ja que inclouen metamaterials en 3-D.

La investigació està finançada per la Air Force Office of Scientific Research, or AFOSR. Xin, va presentar les seves conclusions al novembre de 2014 a la Universitat de Duke, en el programa científic de metamaterials Tri-Service, que promou la col·laboració entre el govern, la indústria i l'acadèmia per avançar en la investigació i el desenvolupament de metamaterials per al Departament de Defensa.

La investigació també inclou l'ús de tècniques d'imatge per a la detecció del càncer de mama .

Els metamaterials estan en fase de prova. Xin diu que passaran anys abans de potencials aplicacions fantàstiques, com poden ser les capes d'invisibilitat que apareixen actualment al mercat.




Font: Nature communications