Unha capa de invisibilidade logra ocultar pequenos obxectos tridimensionais

Na novela Harry Potter e a Pedra Filosofal, o novo mago protagonista recibe unha capa de seda que o fai desaparecer. Agora, investigadores de varias institucións estadounidenses desenvolveron unha capa óptica ultrafina que non funciona por arte de maxia, senón borrando a firma dun obxecto a partir da luz reflectida. O sistema logrou ocultar obxectos duns poucos micrómetros. Non obstante, os científicos aseguran que este dispositivo podería ampliarse para esconder cousas máis grandes.

As capas de invisibilidade son un elemento recorrente na ciencia ficción e os relatos fantásticos, dende Star Trek a Harry Potter, pero non existen na vida real ¿ou si? Científicos do departamento de Enerxía de EE UU, do Lawrence Berkeley National Laboratory e da Universidade de Berkerley California crearon unha capa ultrafina que pode adaptarse á forma dun obxecto e ocultalo mediante luz reflectida. Os detalles do achado foron descritos nun estudo publicado no último número da revista Science.

Utilizando nanoantenas de ouro coma se fosen ladrillos, os investigadores construíron un manto de apenas 80 nanómetros de espesor co que se envolve un obxecto tridimensional do tamaño dunhas poucas células biolóxicas, modelado de forma irregular con múltiples golpes e aboladuras. A superficie da capa foi deseñada para desviar as ondas de luz reflectidas de maneira que o obxecto se volve invisible para a detección óptica cando se activa o dispositivo.

“Esta é a primeira vez que un obxecto 3D con forma arbitraria foi ocultado da luz visible”, sinala Xiang Zhang, director da ciencias de materiais de Berkeley Lab e unha autoridade mundial en metamateriais e nanoestruturas artificiais con propiedades electromagnéticas que non se atopan na natureza.

“A Nosa capa ultradelgada parece un abrigo. É doado de deseñar e poñer en práctica, e é potencialmente escalable para ocultar obxectos macroscópicos”, agrega o investigador e un dos autores do traballo.

A dispersión da luz (xa sexa visible, infravermella, raios X, etc.), a partir da súa interacción coa materia, é o que nos permite detectar e observar os obxectos. As normas que rexen estas interaccións en materiais naturais poden eludirse nos metamateriais, xa que as súas propiedades ópticas se derivan da súa estrutura física, en vez da súa composición química.

Desafiando os límites

Durante os últimos dez anos, Zhang e o seu equipo estiveron a desafiar os límites de como interactuar a luz cos metamateriais, logrando curvar a traxectoria da luz e tamén a dobrar cara atrás -fenómenos que non se ve nos materiais naturais- para facer obxectos opticamente indetectables.

No pasado, as súas capas ópticas baseadas en metamateriais eran voluminosas e difíciles de escalar. No traballo actual, cando a luz vermella golpea o obxecto 3D -que mide uns 1300 microns cadrados e está envolvido na capa de invisibilidade de nanoantenas de ouro-, a luz reflectida pola superficie da capa é idéntica á luz reflectida por un espello plano. Por esta razón, o obxecto resultaba invisible mesmo na fase de detección sensible, indican os autores.

Ademais, o manto pode acender ou apagar, simplemente cambiando a polarización das nanoantenas, agregan.

Segundo os científicos, a capacidade de manipular as interaccións entre a luz e os metamateriais poderíase aplicar no futuro en tecnoloxías tales como microscopios ópticos de alta resolución e equipos ópticos ultrarrápidos. As capas de invisibilidade a escala microscópica poderían resultar tamén útiles para ocultar o deseño detallado dos compoñentes microelectrónicos ou con fins de cifrado de seguridade. Na macroescala, poderían ser usadas en pantallas 3D.

(Fonte: SINC)