Las capas de invisibilidad son un elemento básico de la ciencia ficción y la fantasía, desde Star Trek hasta Harry Potter, pero no existen en la vida real, ¿o sí? Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory del Departamento de Energía de EE. UU. DOEBerkeley Lab y la Universidad de California UC Berkeley han ideado una capa de "piel" de invisibilidad ultradelgada que puede ajustarse a la forma de un objeto y ocultar su detección con luz visible. Aunque esta capa es de tamaño microscópico,los principios detrás de la tecnología deberían permitir su ampliación para ocultar también elementos macroscópicos.
Trabajando con bloques de nanoantenas de oro en forma de ladrillo, los investigadores de Berkeley diseñaron una "capa de piel" de apenas 80 nanómetros de grosor, que se envolvió alrededor de un objeto tridimensional del tamaño de unas pocas células biológicas y se formó arbitrariamente con múltiples protuberanciasy abolladuras. La superficie de la capa de piel fue diseñada por ingeniería genética para redirigir las ondas de luz reflejadas para que el objeto se volviera invisible para la detección óptica cuando se activa la capa.
"Esta es la primera vez que se oculta un objeto 3D de forma arbitraria de la luz visible", dijo Xiang Zhang, director de la División de Ciencias de Materiales de Berkeley Lab y una autoridad mundial en metamateriales: nanoestructuras artificiales diseñadas con propiedades electromagnéticas que no se encuentran ennaturaleza. "Nuestra capa ultrafina ahora parece un abrigo. Es fácil de diseñar e implementar, y es potencialmente escalable para ocultar objetos macroscópicos".
Zhang, quien ocupa la Cátedra Ernest S. Kuh en UC Berkeley y es miembro del Instituto Kavli Energy NanoSciences en Berkeley Kavli ENSI, es el autor correspondiente de un artículo que describe esta investigación en ciencia . El artículo se titula "Una capa de piel de invisibilidad ultradelgada para luz visible". Xingjie Ni y Zi Jing Wong son los autores principales. Otros coautores son Michael Mrejen y Yuan Wang.
Es la dispersión de la luz, ya sea visible, infrarroja, rayos X, etc., a partir de su interacción con la materia lo que nos permite detectar y observar objetos. Las reglas que rigen estas interacciones en materiales naturales pueden serevitado en metamateriales cuyas propiedades ópticas surgen de su estructura física en lugar de su composición química. Durante los últimos diez años, Zhang y su grupo de investigación han estado empujando los límites de cómo la luz interactúa con los metamateriales, logrando curvar el camino de la luz o doblarlahacia atrás, fenómenos no vistos en materiales naturales, y para hacer que los objetos sean ópticamente indetectables. En el pasado, sus capas ópticas de alfombra basadas en metamateriales eran voluminosas y difíciles de escalar, y suponían una diferencia de fase entre la región envuelta y el fondo circundante quehizo que la capa fuera detectable, aunque lo que ocultaba no lo era.
"Crear una capa de alfombra que funciona en el aire fue tan difícil que tuvimos que incrustarlo en un prisma dieléctrico que introdujo una fase adicional en la luz reflejada, lo que hizo que la capa fuera visible mediante detección sensible a la fase", dice el coautor principalXingjie Ni, un miembro reciente del grupo de investigación de Zhang que ahora es profesor asistente en la Universidad Estatal de Penn. "Sin embargo, los desarrollos recientes en las megaluperficies nos permiten manipular la fase de una onda que se propaga directamente a través del uso de elementos del tamaño de sub-ondas que localmenteadaptar la respuesta electromagnética a nanoescala, una respuesta que se acompaña de un confinamiento dramático de la luz ".
En el estudio de Berkeley, cuando la luz roja golpeó un objeto de muestra en 3D de forma arbitraria que medía aproximadamente 1.300 micras cuadradas en un área que estaba envuelta conforme en la capa de piel de nanoantena dorada, la luz reflejada en la superficie de la capa de piel era idéntica a la luz reflejadafuera de un espejo plano, haciendo que el objeto debajo de él sea invisible incluso mediante detección sensible a la fase. La capa se puede "encender" o "apagar" simplemente cambiando la polarización de las nanoantenas.
"Un cambio de fase proporcionado por cada nanoantena individual restaura completamente el frente de onda y la fase de la luz dispersa para que el objeto permanezca perfectamente oculto", dice el coautor principal Zi Jing Wong, también miembro del grupo de investigación de Zhang.
La capacidad de manipular las interacciones entre la luz y los metamateriales ofrece tentadoras perspectivas futuras para tecnologías tales como microscopios ópticos de alta resolución y computadoras ópticas ultrarrápidas. Las capas invisibles en la escala microscópica pueden ser valiosas para ocultar el diseño detallado de los componentes microelectrónicos o para la seguridadpropósitos de cifrado. En la macroescala, entre otras aplicaciones, las capas de invisibilidad podrían resultar útiles para pantallas 3D.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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