Tendencias Científicas
Agujero negro artificial. Fuente: IOP.
Un equipo de investigadores chinos ha conseguido fabricar con éxito un dispositivo electromagnético que absorbe frecuencias de microondas en todas las direcciones.
El dispositivo es un fino cilindro formado por 60 anillos concéntricos de metamateriales y, dado que es capaz de absorber este tipo de radiación, ha sido comparado con lo que en astrofísica se conoce como un “agujero negro”.
Estos agujeros son regiones finitas del cosmos, que se originan por la acumulación de una gran cantidad de masa en su interior.
Dada esta alta concentración de masa, dentro de los agujeros negros se produce un enorme aumento de la densidad que a su vez genera un campo gravitatorio de tal magnitud que atrae a cualquier partícula, incluidos los fotones de luz (partículas subatómicas que componen la luz).
Agujero negro electromagnético
En el caso del agujero negro artificial, no se ha necesitado la gravedad para conseguir el efecto absorbente. Y todo gracias a los metamateriales, que son materiales artificiales con propiedades electromagnéticas inusuales que se derivan de su propia estructura y no de su composición.
Qiang Cheng y Tie Jun Cui, del Laboratorio Estatal Key de Ondas Milimétricas, de la Universidad de Nanjing, en China, diseñaron y fabricaron el agujero negro artificial, oficialmente bautizado como “absorbedor electromagnético omnidireccional” utilizando 60 tiras de metamateriales, que fueron colocadas en capas concéntricas y recubiertas con cobre.
Según publica el Inistitute of Physics (IOP) en un comunicado, en cada una de estas capas fueron impresos, además, patrones alternantes, que resonaban o no con las ondas electromagnéticas.
El absorbedor electromagnético omnidireccional pudo atrapar y absorber las ondas electromagnéticas procedentes de todas direcciones girando en espiral la radiación interna y convirtiendo su energía en calor, con una tasa de absorción del 99%.
De esta forma, se comportó como un “cuerpo negro electromagnético” o un “agujero negro electromagnético”. Por ahora, el dispositivo funciona sólo con microondas, pero los investigadores planean desarrollar próximamente un agujero negro que absorba también la luz visible.
El dispositivo es un fino cilindro formado por 60 anillos concéntricos de metamateriales y, dado que es capaz de absorber este tipo de radiación, ha sido comparado con lo que en astrofísica se conoce como un “agujero negro”.
Estos agujeros son regiones finitas del cosmos, que se originan por la acumulación de una gran cantidad de masa en su interior.
Dada esta alta concentración de masa, dentro de los agujeros negros se produce un enorme aumento de la densidad que a su vez genera un campo gravitatorio de tal magnitud que atrae a cualquier partícula, incluidos los fotones de luz (partículas subatómicas que componen la luz).
Agujero negro electromagnético
En el caso del agujero negro artificial, no se ha necesitado la gravedad para conseguir el efecto absorbente. Y todo gracias a los metamateriales, que son materiales artificiales con propiedades electromagnéticas inusuales que se derivan de su propia estructura y no de su composición.
Qiang Cheng y Tie Jun Cui, del Laboratorio Estatal Key de Ondas Milimétricas, de la Universidad de Nanjing, en China, diseñaron y fabricaron el agujero negro artificial, oficialmente bautizado como “absorbedor electromagnético omnidireccional” utilizando 60 tiras de metamateriales, que fueron colocadas en capas concéntricas y recubiertas con cobre.
Según publica el Inistitute of Physics (IOP) en un comunicado, en cada una de estas capas fueron impresos, además, patrones alternantes, que resonaban o no con las ondas electromagnéticas.
El absorbedor electromagnético omnidireccional pudo atrapar y absorber las ondas electromagnéticas procedentes de todas direcciones girando en espiral la radiación interna y convirtiendo su energía en calor, con una tasa de absorción del 99%.
De esta forma, se comportó como un “cuerpo negro electromagnético” o un “agujero negro electromagnético”. Por ahora, el dispositivo funciona sólo con microondas, pero los investigadores planean desarrollar próximamente un agujero negro que absorba también la luz visible.
Absorbedor electromagnético omnidireccional. Fuente: New Journal of Physics.
Diversas aplicaciones
Los resultados obtenidos hasta el momento podrían tener diversas aplicaciones para las microondas.
Tal y como explican los investigadores en un artículo aparecido en la revista especializada New Journal of Physics, la coincidencia entre la teoría y los resultados experimentales obtenidos demuestran el excelente potencial de los metamateriales como candidatos a la construcción de dispositivos artificiales absorbentes, omnidireccionales.
Dado que estos dispositivos pueden convertir las energías electromagnéticas en energía calórica, los científicos esperan que sirvan para fabricar fuentes de emisión térmica.
Además, si en un futuro se consigue finalmente que estos agujeros negros artificiales absorban también la luz, podrían servir como absorbedores de luz para módulos fotovoltaicos, publicó en un artículo previo la revista Technologyreview.
Posibilidades de los metamateriales
En 2009, los científicos Evgenii E. Narimanov y lexander V. Kildishev, de la Universidad de Purdue, propusieron en la revista Applied Physics Letters la creación teórica de un absorbedor de luz omnidireccional basado en metamateriales.
El trabajo de los investigadores chinos sería la primera demostración de que dicho absorbedor es posible, al menos en el caso de la frecuencia de microondas.
Anteriormente, las propiedades de los metamateriales, entre las que se cuenta la de distorsionar la luz y otras ondas, habían sido aprovechadas para crear una capa de invisibilidad.
Por otra parte, en 2007, un equipo de investigadores norteamericanos crearon una fórmula matemática que, en teoría, permitiría crear un “agujero de gusano” con metamateriales.
Los agujeros de gusano, descritos por las ecuaciones de la relatividad general, serían esencialmente “atajos" a través del espacio y el tiempo. En el caso de poder fabricar un agujero de gusano artificial, podría anularse el espacio entre dos puntos, afirman los científicos.
Los resultados obtenidos hasta el momento podrían tener diversas aplicaciones para las microondas.
Tal y como explican los investigadores en un artículo aparecido en la revista especializada New Journal of Physics, la coincidencia entre la teoría y los resultados experimentales obtenidos demuestran el excelente potencial de los metamateriales como candidatos a la construcción de dispositivos artificiales absorbentes, omnidireccionales.
Dado que estos dispositivos pueden convertir las energías electromagnéticas en energía calórica, los científicos esperan que sirvan para fabricar fuentes de emisión térmica.
Además, si en un futuro se consigue finalmente que estos agujeros negros artificiales absorban también la luz, podrían servir como absorbedores de luz para módulos fotovoltaicos, publicó en un artículo previo la revista Technologyreview.
Posibilidades de los metamateriales
En 2009, los científicos Evgenii E. Narimanov y lexander V. Kildishev, de la Universidad de Purdue, propusieron en la revista Applied Physics Letters la creación teórica de un absorbedor de luz omnidireccional basado en metamateriales.
El trabajo de los investigadores chinos sería la primera demostración de que dicho absorbedor es posible, al menos en el caso de la frecuencia de microondas.
Anteriormente, las propiedades de los metamateriales, entre las que se cuenta la de distorsionar la luz y otras ondas, habían sido aprovechadas para crear una capa de invisibilidad.
Por otra parte, en 2007, un equipo de investigadores norteamericanos crearon una fórmula matemática que, en teoría, permitiría crear un “agujero de gusano” con metamateriales.
Los agujeros de gusano, descritos por las ecuaciones de la relatividad general, serían esencialmente “atajos" a través del espacio y el tiempo. En el caso de poder fabricar un agujero de gusano artificial, podría anularse el espacio entre dos puntos, afirman los científicos.
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