Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han podido cuantificar las limitaciones físicas fundamentales en el rendimiento de los dispositivos de ocultación, una tecnología que permite que los objetos se vuelvan invisibles o indetectables para las ondas electromagnéticas, incluidas las ondas de radio, las microondas,luz infrarroja y visible.
La teoría de los investigadores confirma que es posible usar capas para ocultar perfectamente un objeto para una longitud de onda específica, pero ocultar un objeto de una iluminación que contiene diferentes longitudes de onda se vuelve más difícil a medida que aumenta el tamaño del objeto.
Andrea Alù, profesora de ingeniería eléctrica e informática e investigadora líder en el área de tecnología de camuflaje, junto con el estudiante graduado Francesco Monticone, creó un marco cuantitativo que ahora establece límites en las capacidades de ancho de banda de las capas electromagnéticas para objetos de diferentes tamaños ycomposición. Como resultado, los investigadores pueden calcular el rendimiento óptimo esperado de los dispositivos de invisibilidad antes de diseñar y desarrollar una capa específica para un objeto de interés. Alù y Monticone describen su trabajo en la revista óptica .
Las capas están hechas de materiales artificiales, llamados metamateriales, que tienen propiedades especiales que permiten un mejor control de la onda entrante y pueden hacer que un objeto sea invisible o transparente. Los límites recién establecidos se aplican a las capas hechas de metamateriales pasivos, aquellos que sí lo hacenno extraer energía de una fuente de energía externa.
La comprensión de las limitaciones de ancho de banda y tamaño del encubrimiento es importante para evaluar el potencial de los dispositivos de encubrimiento para aplicaciones del mundo real como antenas de comunicación, dispositivos biomédicos y radares militares, dijo Alù. El marco de los investigadores muestra que el rendimiento de una capa pasivaestá determinado en gran medida por el tamaño del objeto a ocultar en comparación con la longitud de onda de la onda entrante, y cuantifica cómo, para longitudes de onda más cortas, el encubrimiento se vuelve drásticamente más difícil.
Por ejemplo, es posible ocultar una antena de tamaño mediano a partir de ondas de radio en anchos de banda relativamente amplios para comunicaciones más claras, pero es esencialmente imposible ocultar objetos grandes, como un cuerpo humano o un tanque militar, a partir de ondas de luz visibles, que son mucho más cortas que las ondas de radio.
"Hemos demostrado que no será posible suprimir drásticamente la dispersión de luz de un tanque o un avión para frecuencias visibles con técnicas actualmente disponibles basadas en materiales pasivos", dijo Monticone. "Pero para objetos comparables en tamaño a la longitud de ondaeso los excita una antena de ondas de radio típica, por ejemplo, o la punta de algunas herramientas de microscopía óptica, los límites derivados muestran que puede hacer algo útil, las restricciones se vuelven más flexibles y podemos cuantificarlas ".
Además de proporcionar una guía práctica para la investigación sobre dispositivos de camuflaje, los investigadores creen que el marco propuesto puede ayudar a disipar algunos de los mitos que se han desarrollado sobre el encubrimiento y su potencial para hacer invisibles los objetos grandes.
"La pregunta es: '¿Podemos hacer una capa pasiva que haga invisibles los objetos a escala humana?'", Dijo Alù. "Resulta que existen restricciones estrictas para recubrir un objeto con un material pasivo y hacer que se vea como siel objeto no estaba allí, para una ola entrante arbitraria y un punto de observación "
Ahora que los límites de ancho de banda en el encubrimiento están disponibles, los investigadores pueden centrarse en desarrollar aplicaciones prácticas con esta tecnología que se acerquen a estos límites.
"Si queremos ir más allá del rendimiento de las capas pasivas, hay otras opciones", dijo Monticone. "Nuestro grupo y otros han estado explorando técnicas de ocultamiento activas y no lineales, para las cuales estos límites no se aplican. Alternativamente, podemosapunte a formas más flexibles de invisibilidad, como en dispositivos de camuflaje que introducen retrasos de fase a medida que se transmite la luz, técnicas de camuflaje u otros trucos ópticos que dan la impresión de transparencia, sin reducir realmente la dispersión general de la luz ".
El laboratorio de Alù está trabajando en el diseño de capas activas que usan metamateriales conectados a una fuente de energía externa para lograr anchos de banda de transparencia más amplios.
"Incluso con capas activas, la teoría de la relatividad de Einstein limita fundamentalmente el rendimiento final para la invisibilidad", dijo Alù. "Sin embargo, con nuevos conceptos y diseños, como metamateriales activos y no lineales, es posible avanzar en la búsqueda detransparencia e invisibilidad "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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