Un equipo de científicos de la Universidad de Berkeley, California, dirigidos por Xiang Zhang, acaba de anunciar en las revistas Nature y Science, el desarrollo de un material que al interactuar con la luz, hace que esta se comporte como si “esquivara” los objetos hechos de este material.

Este tipo de materiales se llaman Metamateriales y fueron propuestos hace 40 años por el científico ruso Vladimir Veselago.

Los doctores Daniel Schinca y Gabriel Bilmes del Centro de investigaciones Opticas dependiente del CONICET y de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires, explican que los metamateriales son materiales diseñados artificialmente, que poseen propiedades ópticas extraordinarias, que no existen en la naturaleza.

“Los materiales transparentes naturales poseen, en general, sus átomos dispuestos en forma regular y periódica formando lo que se llama una red cristalina que se podría asemejar a una red de pescador pero en 3 dimensiones.

Las propiedades de esta red determinan que la propagación de luz a través del material, este definida por el llamado “índice de refracción”. Este índice resulta ser positivo para los materiales ordinarios y es el responsable, entre otras cosas, del conocido efecto visual de “quebrado” que se observa al sumergir una varilla en un vaso de agua (refracción positiva). Los metamateriales son materiales fabricados con estructuras periódicas “esculpidas” artificialmente dentro de materiales naturales.

Si las dimensiones de estas estructuras periódicas artificiales son mucho mas pequeñas que la longitud de onda de la luz (recordemos que nuestros ojos son sensibles a luz de longitud de onda entre 400 nm y 700 nm), la luz que lo atravieza “ve” un material formado por estas estructuras artificiales y se refracta de una manera distinta al caso de materiales naturales, afirma el Doctor Daniel Schinca, quien es además investigador de la CIC y profesor en la Facultad de Ingeniería de la UNLP.

“En el articulo publicado en Science el equipo del Dr. Zhang, reporta la observación de índices de refracción negativos, cuando se ilumina con luz roja, un objeto muy pequeño compuesto por nanoalambres de plata (alambres cuyas dimensiones son 10-9 de metros) dispuestos en 3 dimensiones y fabricados electroquímicamente.

La separación entre los alambres es mucho más chica que la longitud de onda de la luz visible con que se los ilumina. Por otro lado en el artículo publicado en Nature el grupo de Zhang describe otro metamaterial, que funciona de igual forma, también en tres dimensiones, pero con luz infrarroja”, cuenta el Dr. Bilmes, Investigador de la CIC y profesor de la Facultad de Ciencias Exactas y la Facultad de Ingeniería de la UNLP.

“Como se ve en la figura, lo que ocurre en estos metamateriales es que la luz, al atravesar la superficie entre dos materiales trasparentes, en vez de cambiar su dirección y refractarse como ocurre en un material transparente normal, por ejemplo cuando pasa de aire a agua, "se dobla" en la dirección opuesta y por eso se dice que tienen índice de refracción negativo".

Desde el primer trabajo donde Veselago, proponía en forma teórica esta posibilidad, tres décadas después, el avance en micro y nanotecnología permitió reducir progresivamente las dimensiones de las estructuras periódicas artificiales y comprobar sus predicciones en el terreno experimental. Así, en estos últimos 10 años se ha producido una cantidad desbordante de investigación sobre este tema a nivel mundial que ha llevado a la realización práctica de estos metamateriales con propiedades ópticas en las microondas, el infrarrojo cercano y ahora en el espectro visible.

Las potenciales aplicaciones de los metamateriales son muy amplias. El desarrollo de imágenes ópticas de altísima resolución, la fabricación de superlentes, el mejoramiento de las comunicaciones, el desarrollo de nanocircuitos de computadoras muy veloces, solo para empezar.

Una de los atractivos de los metamateriales es la posibilidad de guiar la luz alrededor de un objeto y hacerla salir en la misma dirección de incidencia, de modo que un observador no vería cambios en la dirección de la luz que emana de la fuente de iluminación. Este es el principio del llamado "efecto invisibilidad" y ha dado lugar para fantasías de ciencia ficción, como ocultar objetos de la vista humana.

Por supuesto que detrás de muchas de estas investigaciones están los intereses militares, a tal punto que el proyecto del Dr. Zhang contó con financiación militar de los EEUU, sector muy interesado en este tipo de tecnologías. "Invisibilizar información, como por ejemplo hacer que un radar "no vea" algo es una perspectiva mas realista y menos extravagante que hacer invisibles objetos al ojo humano, posibilidad de la cual los resultados publicados están muy lejos" concluyó el Dr. Bilmes.