U. Rochester
Una demostración de la capa de invisibilidad de los Howell
Un profesor de Física de la Universidad de Rochester (Nueva York) ha construido, con la ayuda de su hijo de 14 años, una capa de invisibilidad sencilla y barata, pero que funciona de forma sorprendentemente eficaz y es capaz de ocultar a una persona en todo el espectro óptico.
En los últimos años, la posibilidad de volver invisible un objeto ha captado la atención tanto del público en general como de la comunidad científica, animados unos por los personajes de la cultura popular como Harry Potter y otros por el interés investigador y las aplicaciones prácticas que podría ofrecer una tecnología semejante. Los experimentos realizados hasta ahora en laboratorios de todo el mundo pueden ocultar un objeto de la vista a ciertas frecuencias. Algunos utilizan la óptica para curvar la luz alrededor de una región del espacio y otros tiran de metamateriales, sustancias sintéticas con propiedades ópticas desconocidas en la naturaleza. John Howell, especialista en física cuántica, y su hijo Benjamin construyeron tres dispositivos diferentes para demostrar que es posible crear una capa de invisibilidad óptica barata y para objetos grandes.
En un artículo que han publicado recientemente en Arxiv, padre e hijo explican las ventajas y limitaciones de los tres métodos que utilizan. El primer dispositivo utiliza plexiglás, fuera del cual modelaron recipientes en forma de L llenos de agua. El segundo utiliza cuatro lentes de 3 dólares para mostrar un camuflaje óptico similar al que un grupo de la Universidad de Cornell demostró hace poco. El tercer dispositivo, que será familiar a muchos magos aficionados, utiliza un conjunto de espejos comprados en tiendas de bajo coste.
Ocultar satélites
En lugar de emplear metamateriales complejos, los Howell hacen el mismo trabajo con lentes convencionales y espejos que dirigen la luz alrededor de la región del espacio que quieren ocultar. Los resultados son impresionantes, como puede verse en el vídeo sobre estas líneas, donde Benjamin y su hermano pequeño Isaac desaparecen como por arte de magia.
En su estudio, los Howell subrayan que el dispositivo solo ha costado 150 dólares, realmente algo ridículo, y es «claramente escalable a grandes dimensiones», aunque tiene algunos inconvenientes. El científico admite que probablemente la mayor limitación es que funciona solo en una única dirección, pero para algunos usos esto podría no ser un problema, por ejemplo, en el caso de camuflar satélites espía que orbitan la Tierra. Seguro que unos cuantos gobiernos podrían estar interesados.
Universidad de Duke
Científicos dicen que está a mano de cualquiera con una de estas tecnologías, en una sola noche y sin salir de casa
Fabrican una «capa invisible» con una impresora 3D doméstica
Las capas de invisibilidad se disponen a salir de los laboratorios y podrían llegar muy pronto a los hogares. Hasta ahora, en efecto, se había conseguido ya fabricar materiales capaces de hacer “desaparecer” objetos que se coloquen debajo. Pero se trataba siempre de experimentos complicados y para los que se necesitaba un equipamiento sólo al alcance de un puñado de expertos. Ahora, sin embargo, en un laboratorio de la Universidad de Duke (Carolina del Norte, Estados Unidos) han ido bastante más lejos y afirman que cualquiera podría, con una impresora 3D doméstica, fabricar su propia capa de invisibilidad en una sola noche y sin salir de casa. El trabajo se acaba de publicar en la revista “Optics Letters”.
El proceso resulta barato y sencillo, y puede realizarse en poco tiempo, entre tres y siete horas. “Yo diría que básicamente cualquier persona que pueda pagar un par de miles de dólares en una impresora 3D podría hacer una capa de plástico invisible literalmente en una noche”, asegura el ingeniero Yaroslav Urzhúmov, de la Universidad de Duke.
Las impresoras 3D imprimen objetos sólidos a partir de un diseño por ordenador. Para ello, la impresora va depositando, de abajo arriba capas de diferentes materiales. La técnica, una auténtica revolución, cada vez se utiliza con más asiduidad para elaborar todo tipo artículos de plástico, metal, vidrio o cerámica.
La capa invisible fabricada en las pruebas de Duke tiene la apariencia de un queso gruyer y está hecha de dos materiales: plástico ABS, muy resistente a los golpes, y aire. El objeto en cuestión mide 3 centímetros de grosor y podría cubrir 14 centímetros de diámetro, aunque es posible unir varias piezas hasta obtener el tamaño deseado. La invisibilidad está en relación con la cantidad de microondas que la capa pueda emitir.
David Smith, coautor del estudio, explica que la luz atraviesa el material de la capa, de manera que al situarse sobre un objeto opaco los hilos de fibra óptica del plástico se doblan sobre el objeto. Entonces se dejan huecos similares a agujeros que dejan pasar la luz, aunque no permiten observar que debajo hay algo.
Un objeto de varios metros
En experimentos anteriores se había incluido metal, pero en esta ocasión sólo se ha utilizado plástico, lo que favorece su fabricación y su manejo, pues es más ligero. Las aplicaciones pueden ser de uso militar o civil. De hecho, la investigación ha sido financiada por la Oficina de Investigación del Ejército estadounidense. “Si se quieren eliminar obstáculos como pilares o pequeños edificios se pueden usar estas capas, lo que podría ser útil para la comunicación y para el radar”, aclara Urzhúmov.
¿Pero es posible crear capas invisibles más grandes? “Las simulaciones por ordenador me hacen creer que es posible crear una capa de invisibilidad a base de polímero muy fina que envuelva un objeto de varios metros de diámetro -comenta Urzhúmov-. Se puede imaginar cubriendo algo tan grande como un pilar de piedra o los mástiles metálicos de un barco”.
Los investigadores estiman que la nanotecnología facilitará ir más allá de las microondas y trabajar con mayores longitudes de onda y con materiales como vidrios transparentes y polímeros. Esto supondría un paso más en el nivel de invisibilidad.
Logran volver invisible un objeto con una capa ultrafinaEn el experimento, los investigadores fueron capaces de ocultar una varilla cilíndrica de 18 cm
Archivo
El objetivo en el futuro es ocultar objetos a la luz visible
Los científicos ya han presentado varias capas de invisibilidad que hacen desaparecer objetos de distintos tamaños al estilo de la que envuelve a Harry Potter, pero la mayoría son artilugios bastante voluminosos, lo que supone un problema para llevar a cabo el genial «truco de magia». Ahora, investigadores estadounidenses de la Universidad de Texas en Austin, los mismos que fueron capaces de ocultar un objeto tridimensional por primera vez, han desarrollado un manto mucho más delgado y ligero. Mide solo unos micrómetros de espesor y puede ocultar objetos tridimensionales a las microondas en su ambiente natural, en todas las direcciones y desde todas las posiciones del observador.
La nueva capa ultradelgada, descrita este martes en New Journal of Physics de la Sociedad Alemana de Física, ha sido denominada «metapantalla». El manto se elaboró uniendo tiras de cinta de cobre de 66 micras de espesor a una película flexible de policarbonato de 100 micras con un diseño de rejilla. Se utilizó para ocultar una varilla cilíndrica de 18 cm a las microondas y mostró una funcionalidad óptima cuando las microondas se encontraban a una frecuencia de 3,6 GHz y un ancho de banda moderadamente amplio. Los investigadores creen que también pueden ocultar objetos de forma irregular y asimétricos con la misma técnica.
Una pantalla metálica
Los objetos se detectan cuando las ondas, ya sean de luz, sonido, rayos X o microondas, rebotan en su superficie. La razón por la que vemos las cosas se debe a que los rayos de luz rebotan en la superficie hacia nuestros ojos, que son capaces de procesar la información.
Mientras que estudios anteriores han utilizado metamateriales para desviar o curvar las ondas entrantes alrededor de un objeto, este nuevo método utiliza una pantalla metálica ultrafina para anular las ondas que se encuentran dispersas fuera del objeto cubierto.
«Cuando los campos dispersos de la capa y el objeto interfieren, se anulan el uno al otro y el efecto general es la transparencia y la invisibilidad en todos los ángulos de observación», afirma el coautor del estudio, Andrea Alu. Según explica, este nuevo método ofrece ventajas sobre otros existentes por su adaptabilidad, facilidad de fabricación y ancho de banda mejorado. «Hemos demostrado que no es necesario un metamaterial grueso», añade.
El año pasado, el mismo grupo de investigadores fueron los primeros en cubrir con éxito un objeto 3D en otro artículo publicado en New Journal of Physics, utilizando un método llamado «encubrimiento plasmónico», que utiliza materiales más voluminosos para anular la dispersión de las ondas.
En el futuro, uno de los retos clave para los investigadores será ocultar un objeto de la luz visible, algo que Alu cree que podrá conseguirse con la nueva técnica.
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