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Madmaxista
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BBC Ciencia
20 de marzo de 2010
Científicos lograron crear el primer dispositivo que logra hacer a un objeto invisible en tres dimensiones.
El "manto" -cuyos detalles aparecen publicados en la revista Science- puede ocultar a un objeto utilizando luz con una longitud de onda muy cercana a la de la luz visible para el ser humano.
Los aparatos previamente desarrollados habían logrado ocultar objetos de la luz que viajaba en la misma dirección, pero visto desde cualquier otro ángulo el objeto seguía siendo visible.
Ahora lograron hacer al objeto invisible en tres dimensiones.
Tal como expresan los científicos del Instituto de Tecnología Karlsruhe en Alemania, éste es un paso inicial pero muy importante hacia los verdaderos mantos de invisibilidad.
Según explicó a la BBC el profesor Tolga Ergin, quien dirigió el estudio, el manto esta basado en el concepto de que es posible "tras*formar" el espacio con un material.
El profesor Ergin y su equipo diseñaron un metamaterial fotónico que es capaz de influir en la conducta de los rayos de luz.
"Se puede pensar en cualquier tipo de tras*formación que se desee llevar a cabo y crear un material que simule esa tras*formación" explica el científico.
Profesor Tolga Ergin
La base del diseño fue propuesta por el profesor John Pendry del Imperial College de Londres, quien también participó en el estudio.
"Él propuso el diseño teórico de tener un objeto escondido detrás de un bulto y hacer que ese bulto desaparezca", explica el profesor Ergin.
"Es como una alfombra en un espejo. Si escondes un objeto debajo de ésta aparece un bulto y en el espejo ves una distorsión en la imagen reflejada", asegura.
"Si colocamos el manto sobre ese bulto éste logra desviar la luz de forma que la distorsión desaparece. Y tú tienes la impresión de que el espejo que estás viendo es plano", agrega.
Desvío de luz
El truco, agrega el científico, es cambiar la velocidad y dirección en las cuales viaja la luz a través del material, o sea, cambiar el índice refractivo del material.
Los investigadores lograron hacer esto utilizando un cristal polímero fabricado con pequeñísimas varillas.
"Al cambiar el grosor de las varillas se puede cambiar la proporción de aire por polímero", explica el doctor Ergin.
El estudio es un paso importante hacia el desarrollo de un aparato de invisibilidad.
"Ya que el índice refractario del aire es de cerca de uno y el índice refractario del polímero es de 1,52, en principio podremos lograr cualquier índice refractario entre esos dos números", agrega.
Creando un índice refractario "a la medida" para la superficie del bulto, los científicos lograron hacer invisible a una variedad de longitudes de onda ligeramente más largas que las que podemos ver.
Como resultado, debajo de esta luz la superficie reflectante parece ser plana.
Un efecto similar fue alcanzado previamente en dos dimensiones, cambiando el índice refractivo de una pieza de silicio perforando pequeños orificios en su superficie.
Pero estos orificios sólo pudieron ser perforados en una dirección.
"Como resultado si miras al objeto desde cualquier otro ángulo inmediatamente lo ves", dice el profesor Ergin.
En el nuevo estudio el equipo utilizó una técnica llamada litografía multifotónica (o escritura láser) para crear su manto en tercera dimensión.
Esta utiliza un láser enfocado con mucha precisión para "escribir" en el material sensible a la luz.
"Cualquier lugar donde se enfoque el láser en el material quedará endurecido. Es un proceso similar a la fotografía, que cuando se procesa los sitios que no han sido expuestos al láser se desvanecen", agrega.
Tres dimensiones
Cuando el doctor Ergin y sus colegas calcularon cómo los rayos de luz podrían viajar a través de un objeto se dieron cuenta de que podían utilizar su técnica para construir una estructura que funcione en tres dimensiones.
En este caso, los científicos utilizaron el aparato para cubrir un bulto de un micrómetro (una milésima de un milímetro) de altura.
"Pero nos tomó tres horas construir esta estructura, así que algo más grande tomará mucho tiempo".
Los expertos creen que uno de los mayores desafíos que todavía se deben superar en el diseño de aparatos de invisibilidad es esconder objetos de la longitud de onda que es visible al ojo humano.
No contaremos con un manto de invisibilidad en el futuro cercano, pero este estudio ha demostrado una extraordinaria prueba de concepto
Prof. Ortwin Hess
"Los cristales fotónicos a menudo funcionan porque los elementos que los constitutyen no son visibles a la longitud de onda con la cual los observamos", explica el profesor Ortwin Hess, de la Universidad de Surrey.
"Si usted mira su escritorio no ve los átomos individuales porque son muy pequeños. Sólo puede ver la estructura completa, como la madera o el plástico".
Esto significa que los mantos para la luz visible tendrían que estar compuestos de varillas mucho más pequeñas y para esta técnica el rayo láser tendría que ser incluso más pequeño.
En el nuevo estudio las varillas que se utilizaron fueron de 200 nanómetros y para esconder el bulto de la luz visible se requirieron varillas de hasta 10 nanómetros.
Y, tal como explica el profesor Ergin, hay un límite para el tamaño del enfoque que debe tener el punto de luz.
"No es tan fácil crear estas estructuras a esta escala. Las técnicas de fabricación tienen límites", dice el científico.
Pero de cualquier forma, expresa el profesor Hess, éste es un gran avance y los materiales fotónicos que fueron creados podrían usarse en el desarrollo de lentes, almacenamiento de luz y circuitos ópticos.
BBC Mundo - Ciencia y Tecnología - Crean "manto" de invisibilidad en 3-D
20 de marzo de 2010
Científicos lograron crear el primer dispositivo que logra hacer a un objeto invisible en tres dimensiones.
El "manto" -cuyos detalles aparecen publicados en la revista Science- puede ocultar a un objeto utilizando luz con una longitud de onda muy cercana a la de la luz visible para el ser humano.
Los aparatos previamente desarrollados habían logrado ocultar objetos de la luz que viajaba en la misma dirección, pero visto desde cualquier otro ángulo el objeto seguía siendo visible.
Ahora lograron hacer al objeto invisible en tres dimensiones.
Tal como expresan los científicos del Instituto de Tecnología Karlsruhe en Alemania, éste es un paso inicial pero muy importante hacia los verdaderos mantos de invisibilidad.
Según explicó a la BBC el profesor Tolga Ergin, quien dirigió el estudio, el manto esta basado en el concepto de que es posible "tras*formar" el espacio con un material.
El profesor Ergin y su equipo diseñaron un metamaterial fotónico que es capaz de influir en la conducta de los rayos de luz.
"Se puede pensar en cualquier tipo de tras*formación que se desee llevar a cabo y crear un material que simule esa tras*formación" explica el científico.
Profesor Tolga Ergin
La base del diseño fue propuesta por el profesor John Pendry del Imperial College de Londres, quien también participó en el estudio.
"Él propuso el diseño teórico de tener un objeto escondido detrás de un bulto y hacer que ese bulto desaparezca", explica el profesor Ergin.
"Es como una alfombra en un espejo. Si escondes un objeto debajo de ésta aparece un bulto y en el espejo ves una distorsión en la imagen reflejada", asegura.
"Si colocamos el manto sobre ese bulto éste logra desviar la luz de forma que la distorsión desaparece. Y tú tienes la impresión de que el espejo que estás viendo es plano", agrega.
Desvío de luz
El truco, agrega el científico, es cambiar la velocidad y dirección en las cuales viaja la luz a través del material, o sea, cambiar el índice refractivo del material.
Los investigadores lograron hacer esto utilizando un cristal polímero fabricado con pequeñísimas varillas.
"Al cambiar el grosor de las varillas se puede cambiar la proporción de aire por polímero", explica el doctor Ergin.
El estudio es un paso importante hacia el desarrollo de un aparato de invisibilidad.
"Ya que el índice refractario del aire es de cerca de uno y el índice refractario del polímero es de 1,52, en principio podremos lograr cualquier índice refractario entre esos dos números", agrega.
Creando un índice refractario "a la medida" para la superficie del bulto, los científicos lograron hacer invisible a una variedad de longitudes de onda ligeramente más largas que las que podemos ver.
Como resultado, debajo de esta luz la superficie reflectante parece ser plana.
Un efecto similar fue alcanzado previamente en dos dimensiones, cambiando el índice refractivo de una pieza de silicio perforando pequeños orificios en su superficie.
Pero estos orificios sólo pudieron ser perforados en una dirección.
"Como resultado si miras al objeto desde cualquier otro ángulo inmediatamente lo ves", dice el profesor Ergin.
En el nuevo estudio el equipo utilizó una técnica llamada litografía multifotónica (o escritura láser) para crear su manto en tercera dimensión.
Esta utiliza un láser enfocado con mucha precisión para "escribir" en el material sensible a la luz.
"Cualquier lugar donde se enfoque el láser en el material quedará endurecido. Es un proceso similar a la fotografía, que cuando se procesa los sitios que no han sido expuestos al láser se desvanecen", agrega.
Tres dimensiones
Cuando el doctor Ergin y sus colegas calcularon cómo los rayos de luz podrían viajar a través de un objeto se dieron cuenta de que podían utilizar su técnica para construir una estructura que funcione en tres dimensiones.
En este caso, los científicos utilizaron el aparato para cubrir un bulto de un micrómetro (una milésima de un milímetro) de altura.
"Pero nos tomó tres horas construir esta estructura, así que algo más grande tomará mucho tiempo".
Los expertos creen que uno de los mayores desafíos que todavía se deben superar en el diseño de aparatos de invisibilidad es esconder objetos de la longitud de onda que es visible al ojo humano.
No contaremos con un manto de invisibilidad en el futuro cercano, pero este estudio ha demostrado una extraordinaria prueba de concepto
Prof. Ortwin Hess
"Los cristales fotónicos a menudo funcionan porque los elementos que los constitutyen no son visibles a la longitud de onda con la cual los observamos", explica el profesor Ortwin Hess, de la Universidad de Surrey.
"Si usted mira su escritorio no ve los átomos individuales porque son muy pequeños. Sólo puede ver la estructura completa, como la madera o el plástico".
Esto significa que los mantos para la luz visible tendrían que estar compuestos de varillas mucho más pequeñas y para esta técnica el rayo láser tendría que ser incluso más pequeño.
En el nuevo estudio las varillas que se utilizaron fueron de 200 nanómetros y para esconder el bulto de la luz visible se requirieron varillas de hasta 10 nanómetros.
Y, tal como explica el profesor Ergin, hay un límite para el tamaño del enfoque que debe tener el punto de luz.
"No es tan fácil crear estas estructuras a esta escala. Las técnicas de fabricación tienen límites", dice el científico.
Pero de cualquier forma, expresa el profesor Hess, éste es un gran avance y los materiales fotónicos que fueron creados podrían usarse en el desarrollo de lentes, almacenamiento de luz y circuitos ópticos.
BBC Mundo - Ciencia y Tecnología - Crean "manto" de invisibilidad en 3-D
