Científicos crean objetos completamente invisibles

El descubrimiento del fenómeno de la invisibilidad en un objeto homogéneo y no cubierto con capas de revestimiento adicionales también es importante desde el punto de vista de la ingeniería.

Un grupo internacional de físicos han logrado hacer objetos cilíndricos homogéneos completamente invisibles en el rango de microondas, sin recurrir a revestimientos de metamateriales.

El método se basa en una nueva comprensión de la dispersión de las ondas electromagnéticas. Los resultados del estudio presentados por físicos de la Universidad ITMO de Rusia, el Instituto Ioffe y la Universidad Nacional de Australia han sido publicados en Scientific Reports.

Los científicos estudiaron la dispersión de luz a partir de un cilindro de vidrio lleno de agua. En esencia, tal experimento representa un análogo de dos dimensiones de un problema clásico de la dispersión de una esfera homogénea (dispersión de Mie), cuya  solución se conoce desde hace casi un siglo.

Sin embargo, este problema clásico contiene la física inusual que se manifiesta cuando materiales con altos valores de índice de refracción están involucrados. En el estudio, los científicos utilizaron agua ordinaria cuyo índice de refracción puede ser regulado por cambios de temperatura.

Como resultado, el alto índice de refracción se asocia con dos mecanismos de dispersión: dispersión resonante, que se relaciona con la localización de la luz en el interior del cilindro, y no resonante, que se caracteriza por la dependencia suave en la frecuencia de la onda. La interacción entre estos mecanismos se conoce como resonancias de Fano. Los investigadores descubrieron que a ciertas frecuencias, las ondas dispersas a través de mecanismos resonantes y no resonantes tienen fases opuestas y se destruyen mutuamente, con lo que hacen al objeto invisible.

El trabajo dio lugar a la primera observación experimental de un objeto homogéneo invisible por medio de la dispersión de cancelación. Es importante destacar que la técnica desarrollada hizo posible cambiar de visibilidad a invisibilidad a la misma frecuencia de 1,9 GHz, simplemente cambiando la temperatura del agua en el cilindro de 90 a 50 grados centígrados.

APLICABLE A LA GAMA VISIBLE

«Nuestros cálculos teóricos fueron probados con éxito en experimentos de microondas. Lo que importa es que la idea de la invisibilidad que implementamos en nuestro trabajo se puede aplicar a otras gamas de ondas electromagnéticas, incluyendo la gama visible. Los materiales con el correspondiente índice de refracción son bien conocidos hace tiempo o pueden ser desarrollados a voluntad «, dijo Mikhail Rybin, primer autor del artículo e investigador senior en el Laboratorio de Metamateriales en la Universidad ITMO.

El descubrimiento del fenómeno de la invisibilidad en un objeto homogéneo y no cubierto con capas de revestimiento adicionales también es importante desde el punto de vista de la ingeniería. Debido a que es mucho más fácil producir un cilindro homogéneo, el descubrimiento podría llevar a un mayor desarrollo de nanoantenas, donde los elementos estructurales invisibles podrían ayudar a reducir las perturbaciones. Por ejemplo, varillas invisibles podrían ser utilizadas como soportes para un complejo de antenas en miniatura que conecta dos chips ópticos.

Los metamateriales son capaces de cambiar la dirección de la luz en formas exóticas, incluyendo hacer curva de luz alrededor del objeto envuelto. Sin embargo, las capas de recubrimiento basadas en metamateriales son extremadamente difíciles de fabricar y no son compatibles con muchas otras ideas de invisibilidad.

 

EP – INNOVAticias

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