Imagen: michelangelus. Fuente: PhotoXpress.
Hace siete años, un equipo de ingenieros de la Universidad de Duke (EEUU) hizo público un "manto" de invisibilidad compuesto por metamateriales que funcionaba, en complejos experimentos de laboratorio. Ahora parece que la creación de este tipo de aparatos podría volverse mucho más simple de lo que cabría esperar.
"Yo diría que, básicamente, cualquier persona que pueda gastarse un par de miles de dólares en una impresora 3-D podría fabricarse un manto de plástico (de esta clase) durante la noche", afirma Yaroslav Urzhumov, autor del invento y profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Pratt School of Engineering de la Universidad de Duke, en un comunicado de dicho centro.
De hecho, esta técnica permitiría fabricar un manto de invisibilidad en un periodo muy breve, de entre tres y siete horas. Sus detalles han sido publicados por la revista Optics Letters.
La impresión 3D
La impresión tridimensional o fabricación por estereolitografía se está haciendo cada vez más popular, no sólo en los sectores industriales sino también en otros terrenos. Por ejemplo, recientemente hemos sabido que este tipo de impresoras se usa para elaborar galletas de bichos con un aspecto bastante apetitoso.
En general, estos aparatos realizan "impresiones" tridimensionales, a partir de diseños realizados por ordenador, para generar piezas o maquetas volumétricas.
En el caso del manto de invisibilidad, el programa de ordenador dirigiría la disposición de sucesivas y delgadas capas de un material plástico - por lo general un polímero -, que desarrollaría la impresora 3D para producir un objeto tridimensional.
Aspecto de frisbee con agujeros
Urzhumov afirma que este sistema podrá abaratar y facilitar la fabricación de mantos de invisibilidad. De hecho, él y sus colaboradores ya han usado la impresora 3D para fabricar un pequeño manto de este tipo, cuyo aspecto en realidad no recuerda al de la capa que hacía invisible a Harry Potter, sino más bien al de un disco volador o frisbee elaborado con queso suizo, por los agujeros.
En el proceso de fabricación, una serie de algoritmos (del software empleado) determinó la ubicación, el tamaño y la forma de los orificios de la superficie del manto, de tal manera que estos pudiesen desviar las microondas.
Lo mismo se hizo con el manto de invisibilidad fabricado en 2006, según explicaron entonces los científicos: en ambos casos, las superficies creadas desvían los haces de microondas para que estos rodeen el objeto “escondido” (dentro del manto) con poca distorsión, lo que hace que se reduzcan el reflejo y la sombra de dicho objeto. De este modo, se imposibilita su detección.
En la nueva capa de invisibilidad, los investigadores colocaron un objeto opaco en el área central y abierta del “frisbee”, e hicieron incidir haces de microondas sobre él, con su consecuente “desaparición”.
"Yo diría que, básicamente, cualquier persona que pueda gastarse un par de miles de dólares en una impresora 3-D podría fabricarse un manto de plástico (de esta clase) durante la noche", afirma Yaroslav Urzhumov, autor del invento y profesor de ingeniería eléctrica e informática de la Pratt School of Engineering de la Universidad de Duke, en un comunicado de dicho centro.
De hecho, esta técnica permitiría fabricar un manto de invisibilidad en un periodo muy breve, de entre tres y siete horas. Sus detalles han sido publicados por la revista Optics Letters.
La impresión 3D
La impresión tridimensional o fabricación por estereolitografía se está haciendo cada vez más popular, no sólo en los sectores industriales sino también en otros terrenos. Por ejemplo, recientemente hemos sabido que este tipo de impresoras se usa para elaborar galletas de bichos con un aspecto bastante apetitoso.
En general, estos aparatos realizan "impresiones" tridimensionales, a partir de diseños realizados por ordenador, para generar piezas o maquetas volumétricas.
En el caso del manto de invisibilidad, el programa de ordenador dirigiría la disposición de sucesivas y delgadas capas de un material plástico - por lo general un polímero -, que desarrollaría la impresora 3D para producir un objeto tridimensional.
Aspecto de frisbee con agujeros
Urzhumov afirma que este sistema podrá abaratar y facilitar la fabricación de mantos de invisibilidad. De hecho, él y sus colaboradores ya han usado la impresora 3D para fabricar un pequeño manto de este tipo, cuyo aspecto en realidad no recuerda al de la capa que hacía invisible a Harry Potter, sino más bien al de un disco volador o frisbee elaborado con queso suizo, por los agujeros.
En el proceso de fabricación, una serie de algoritmos (del software empleado) determinó la ubicación, el tamaño y la forma de los orificios de la superficie del manto, de tal manera que estos pudiesen desviar las microondas.
Lo mismo se hizo con el manto de invisibilidad fabricado en 2006, según explicaron entonces los científicos: en ambos casos, las superficies creadas desvían los haces de microondas para que estos rodeen el objeto “escondido” (dentro del manto) con poca distorsión, lo que hace que se reduzcan el reflejo y la sombra de dicho objeto. De este modo, se imposibilita su detección.
En la nueva capa de invisibilidad, los investigadores colocaron un objeto opaco en el área central y abierta del “frisbee”, e hicieron incidir haces de microondas sobre él, con su consecuente “desaparición”.
Yaroslav Urzhumov con el dispositivo de invisibilidad fabricado con una impresora 3D. Fuente: Universidad de Duke.
Hacia la invisibilidad total
Aunque tanto en 2006 como ahora, lo que se ha conseguido es desviar microondas, los investigadores están seguros de que, en un futuro no muy lejano, la capa podrá funcionar también con otras longitudes de onda, incluidas las de la luz visible.
Para conseguir que un objeto literalmente se desvanezca ante los ojos de una persona, la capa de invisibilidad debería interactuar simultáneamente con todas las longitudes de onda –o colores- que conforman la luz.
Sin embargo, "creemos que este método es un avance hacia la consecución de la invisibilidad óptica", asegura Urzhumov. Según él, ya se cuenta con la nanotecnología precisa para fabricar mantos de este otro tipo, con polímeros o con vidrio transparente. “Las propiedades de estos otros materiales no diferirían mucho de las del polímero que desvía las frecuencias de microondas”, ya conseguido.
Urzhumov afirma, además, que esta misma técnica se podría usar para crear dispositivos mucho mayores. "Las simulaciones por ordenador me hacen creer que sería posible crear un manto de invisibilidad a base de polímeros, de un grosor de una pulgada (unos 23 mm), para colocarlo alrededor de un objeto de varios metros de diámetro", afirma. "He realizado ya algunas simulaciones que parecen confirmar este punto."
Otros acercamientos a la invisibilidad
En los últimos años, diversos proyectos han supuesto adelantos hacia la consecución de la invisibilidad. Uno de los más recientes se ha desarrollado en España: en 2012, investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona, con la colaboración de un equipo de la Academia de Ciencias de Eslovaquia, fabricaron un cilindro indetectable mediante campos magnéticos, con materiales superconductores y ferromagnéticos disponibles en el mercado.
Por otra parte, en 2008, científicos de la Universidad de Granada, en colaboración con investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en Estados Unidos, lograron ocultar un objeto en una determinada franja de frecuencias, dentro de un simulador electromagnético. Para ello aplicaron una técnica numérica conocida como método de Modelado por Líneas de Transmisión (TLM).
Según publicó entonces la Universidad de Granada, este experimento constituiría el germen para conseguir la invisibilidad ante radares e incluso ante el ojo humano.
Además, en 2005, ingenieros de la Universidad de Filadelfia (EEUU) desarrollaron una técnica que reducía la visibilidad de los objetos, desde cualquier ángulo, deteniendo la dispersión lumínica que estos emitían. Para conseguirlo, los investigadores recubrieron los objetos con una capa de ondas de electrones (plasmones) de tal forma que cuando estos resonaban en sintonía con las emisiones de plasmones de dicha capa, sencillamente no podían ser vistos por el ojo humano. La técnica, aunque asombrosa, solo pudo aplicarse a nivel microscópico.
Aunque tanto en 2006 como ahora, lo que se ha conseguido es desviar microondas, los investigadores están seguros de que, en un futuro no muy lejano, la capa podrá funcionar también con otras longitudes de onda, incluidas las de la luz visible.
Para conseguir que un objeto literalmente se desvanezca ante los ojos de una persona, la capa de invisibilidad debería interactuar simultáneamente con todas las longitudes de onda –o colores- que conforman la luz.
Sin embargo, "creemos que este método es un avance hacia la consecución de la invisibilidad óptica", asegura Urzhumov. Según él, ya se cuenta con la nanotecnología precisa para fabricar mantos de este otro tipo, con polímeros o con vidrio transparente. “Las propiedades de estos otros materiales no diferirían mucho de las del polímero que desvía las frecuencias de microondas”, ya conseguido.
Urzhumov afirma, además, que esta misma técnica se podría usar para crear dispositivos mucho mayores. "Las simulaciones por ordenador me hacen creer que sería posible crear un manto de invisibilidad a base de polímeros, de un grosor de una pulgada (unos 23 mm), para colocarlo alrededor de un objeto de varios metros de diámetro", afirma. "He realizado ya algunas simulaciones que parecen confirmar este punto."
Otros acercamientos a la invisibilidad
En los últimos años, diversos proyectos han supuesto adelantos hacia la consecución de la invisibilidad. Uno de los más recientes se ha desarrollado en España: en 2012, investigadores de la Universidad Autónoma de Barcelona, con la colaboración de un equipo de la Academia de Ciencias de Eslovaquia, fabricaron un cilindro indetectable mediante campos magnéticos, con materiales superconductores y ferromagnéticos disponibles en el mercado.
Por otra parte, en 2008, científicos de la Universidad de Granada, en colaboración con investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en Estados Unidos, lograron ocultar un objeto en una determinada franja de frecuencias, dentro de un simulador electromagnético. Para ello aplicaron una técnica numérica conocida como método de Modelado por Líneas de Transmisión (TLM).
Según publicó entonces la Universidad de Granada, este experimento constituiría el germen para conseguir la invisibilidad ante radares e incluso ante el ojo humano.
Además, en 2005, ingenieros de la Universidad de Filadelfia (EEUU) desarrollaron una técnica que reducía la visibilidad de los objetos, desde cualquier ángulo, deteniendo la dispersión lumínica que estos emitían. Para conseguirlo, los investigadores recubrieron los objetos con una capa de ondas de electrones (plasmones) de tal forma que cuando estos resonaban en sintonía con las emisiones de plasmones de dicha capa, sencillamente no podían ser vistos por el ojo humano. La técnica, aunque asombrosa, solo pudo aplicarse a nivel microscópico.
Referencias bibliográficas:
Yaroslav Urzhumov, Nathan Landy, Tom Driscoll, Dimitri Basov, David R. Smith. Thin low-loss dielectric coatings for free-space cloaking. Optics Letters (2013). DOI: 10.1364/OL.38.001606.
D. Schurig, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr, D. R. Smith1. Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies. Science (2006). DOI: 10.1126/science.1133628.
Yaroslav Urzhumov, Nathan Landy, Tom Driscoll, Dimitri Basov, David R. Smith. Thin low-loss dielectric coatings for free-space cloaking. Optics Letters (2013). DOI: 10.1364/OL.38.001606.
D. Schurig, J. J. Mock, B. J. Justice, S. A. Cummer, J. B. Pendry, A. F. Starr, D. R. Smith1. Metamaterial Electromagnetic Cloak at Microwave Frequencies. Science (2006). DOI: 10.1126/science.1133628.