MEN IN BLACK .- Investigadores de Estados Unidos y Corea del Sur han presentado una "capa de invisibilidad" adaptable que oculta los objetos incluso cuando cambian de forma.
El diseño basado en metamateriales funciona dentro de un rango de frecuencias de microondas y permanece insensible a cambios de forma de hasta 8 mm.
Esto marca una desviación significativa de las capas tradicionales, que deben rediseñarse para compensar incluso los pequeños cambios en la forma de un objeto. Además, el nuevo dispositivo cubre un rango relativo de frecuencias más amplio que el que se ha logrado con las capas anteriores.
La mayoría de las capas de invisibilidad aprovechan las extrañas propiedades de los metamateriales, conjuntos de estructuras que se ensamblan para interactuar con la radiación electromagnética de formas muy específicas.
Una propiedad útil de algunos metamateriales es que pueden usarse para guiar la radiación suavemente alrededor de un objeto de la misma manera que el agua fluye alrededor de una piedra en medio de un río.
Para una capa que trabaja en la parte visible del espectro electromagnético, nuestros ojos solo detectarían la luz que parece haber viajado en línea recta desde el espacio detrás del objeto cubierto, en lugar de haber viajado a su alrededor. Por tanto, el objeto parecería invisible.
El desafío práctico es diseñar una capa con propiedades ópticas que cambien en función de la posición para que el dispositivo guíe un rayo de luz de la manera correcta y precisa.
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Para ello, los físicos han desarrollado una herramienta matemática llamada óptica de transformación, que “transforma” el espacio de tal manera que hace desaparecer un objeto de manera análoga a las transformaciones de coordenadas que ocurren bajo la gravedad en la relatividad general.
Utilizando la óptica de transformación y los metamateriales, los científicos han hecho que el trabajo real se encubra bajo ciertas condiciones, y principalmente en la parte de microondas del espectro electromagnético.
Diseño que cambia de forma
Las capas existentes están diseñadas para ocultar un objeto con una forma específica. Si la forma cambia, entonces la transformación de coordenadas - y por lo tanto las propiedades electromagnéticas - de la capa también deben cambiar.
Una solución a este problema es hacer un metamaterial "inteligente" que cambie sus propiedades electromagnéticas de la manera correcta cuando cambia su forma.
Eso es exactamente lo que han hecho los investigadores de la Universidad de Yonsei en Seúl y la Universidad de Duke en Carolina del Norte.
El metamaterial elástico del equipo se deforma alrededor del objeto que se va a enmascarar y altera sus propiedades electromagnéticas de modo que incluso si el objeto cambiara de forma levemente, aún permanecería enmascarado.
Esto impone una restricción adicional al metamaterial: además de tener las propiedades electromagnéticas adecuadas, también debe tener propiedades mecánicas favorables.
El modelado por computadora realizado por el equipo reveló que el material ideal tendría una proporción de Poisson negativa, lo que significaría que se vuelve más grueso en lugar de más delgado cuando se estira.
Sin embargo, "estos materiales son muy raros", explica el miembro del equipo Kyoungsik Kim. De hecho, los investigadores no pudieron crear el metamaterial ideal con las propiedades mecánicas y electromagnéticas requeridas.
Compromiso elegante
Sin embargo, Kim y sus colegas encontraron un elegante compromiso. Fabricaron una red de tubos flexibles de caucho de silicona llenos de aire.
Los tubos tenían diámetros exteriores de 10 mm y paredes de 1 mm de espesor, y estaban empaquetados estrechamente para formar una estructura de celosía cuadrada.
El equipo descubrió que este metamaterial estaba muy cerca de tener las propiedades deseadas y era capaz de ocultar objetos de microondas en el rango de frecuencia de 10-12 GHz. Además, tal estructura sería barata de producir a gran escala.
Ortwin Hess, del Imperial College de Londres, está impresionado y comenta que la naturaleza de banda ancha de la capa por sí sola sería digna de noticias.
“El hecho de que uno tenga una capa de banda ancha es una demostración muy notable y buena”, dice. “Recientemente ha habido algunas demostraciones que son más de banda ancha que las iniciales, pero aquí el ancho de banda [10-12 GHz] es bastante notable. El segundo elemento notable es el hecho de que el camuflaje se logró mientras se movía la estructura ".
El grupo de Kim espera intentar utilizar las innovaciones para desarrollar una capa más flexible y de banda ancha para las frecuencias ópticas. Sin embargo, dice que no se hace ilusiones de que esto sea fácil.
La investigación se publica en Nature Communications .
Con informacion de https://physicsworld.com
