dissabte, 27 de febrer de 2016

En busca de la capa de invisibilidad

Os dejo esta noticia porque está relacionada con el tema que acabamos de empezar en el que se estudia la luz: la óptica. En esta noticia se explica como, a partir del conocimiento de las leyes de la Física y de las propiedades de los materiales, se ha podido conseguir el objetivo de la invisibilidad, aunque solo valga para objetos con reducida superficie y para una franja de colores muy limitada: los colores que son similares al rojo.


Atiende, Harry Potter: así se teje una capa de invisibilidad sin magia de por medio

¿De qué está hecho el manto con el que se oculta Harry Potter? ¿De lana encantada? ¿Pelo de criatura mágica? En los centros de investigación no tienen varitas ni hechizos costureros: para crear capas de invisibilidad, los científicos solo pueden hilar las leyes de la Física y usar elementos de lo más reales. Uno de estos sastres de laboratorio nos explica el proceso de fabricación, que no tiene nada que envidiar a las lecciones más difíciles de Hogwarts.
La capa de invisibilidad de Harry Potter es una auténtica antigualla: según la autora de la saga, J.K. Rowling, ha pertenecido a su familia desde el siglo XII, aunque la historia de la prenda se remonta aún más atrás porque antes de llegar a los Potter era propiedad de los Peverell, otro linaje mágico.
Lo raro, después de tanto uso, es que Harry no se encontrara con algún agujero en la tela. La escritora no ha desvelado la naturaleza del material con el que fue fabricada, pero sí sabemos que sus propiedades no se deben a un encantamiento ni está hecha con pelo de ‘demiguise’ –aunque la melena de esta criatura se use para confeccionar capas de invisibilidad−.
Ya fuera tejida con algún tipo de hebra o sometida a hechicería, su creador seguro que lo tuvo más fácil que los ‘muggles’, que solo pueden recurrir a la ciencia para sustituir a las varitas y tejidos mágicos. En el mundo real, los mantos de invisibilidad solo pueden fabricarse en un laboratorio y con métodos bastante diferentes.
Los últimos en dar a conocer su versión de la capa han sido los científicos de un equipo de la Universidad de California en Berkeley, que no han utilizado hilo ni aguja. “No la hemos tejido precisamente”, asegura a HojaDeRouter.com uno de sus creadores, el físico Zi Jing.
Jing y sus colegas han sustituido las hebras por diminutas nanopartículas de oro, un metamaterial con propiedades ópticas que permiten modificar la trayectoria de la luz. Fabrican bloques con la forma que quieren, como pequeñas piezas de un puzle, combinando dos técnicas: nanolitografía (un método de impresión a escala nanoscópica) y evaporación.
 
INVISIBILIDAD MACROSCÓPICA
A ambos procesos hay que añadirle el apellido “por haces de electrones”, aunque tienen fundamentos distintos. “El primero sirve para moldear el material para conseguir la geometría y tamaño deseados”, explica Jing. El segundo consiste en calentar ‘pellets’ de oro hasta vaporizarlos, para luego obligarlos a solidificar mediante frío en forma de láminas microscópicas.
En vez de unirse directamente entre sí, los diminutos bloques se depositan sobre el objeto que se quiere ocultar, un proceso más complejo que cualquier técnica de costura. Para fijarlos utilizan un adhesivo con cromo. “Hay que colocarlos en una posición determinada para conseguir el efecto”, dice el investigador.
El resultado es una capa ultrafina (de unos 80 nanómetros de espesor) que recubre toda la superficie del cuerpo. “Puedes imaginarlo como una tela que puedes colocar sobre cualquier cosa, solo que extremadamente delgada, más que un pelo humano”, dice Jing.
Para el estudio donde describieron por primera vez el proceso −publicado en la revista Science− los investigadores fabricaron incluso el objeto con forma irregular que querían esconder, de tan solo 1.300 micras cuadradas de superficie (0,0013 milímetros cuadrados). Aunque de momento no cumple con los requisitos de tamaño para cubrir a Harry Potter, el objetivo es que lo haga en el futuro.
Como es tan pequeño, por mucho que nos esforzáramos no seríamos capaces de apreciar el efecto a simple vista, ni siquiera de ver el cuerpo al descubierto. Para comprobar que funciona y para continuar desarrollando mejoras, Jing y el resto del equipo necesitan mirarlo todo a través de un sistema de lentes y una cámara -“una especie de microscopio”, aclara el científico-. En otras palabras, le sacan fotografías muy ampliadas. “Comparando las imágenes con la capa y sin ella podemos saber si hemos ocultado el objeto”, indica Jing.
Cada nanoestructura de oro actúa como una antena en miniatura que absorbe y refleja los rayos de luz. Colocadas estratégicamente, cambian la trayectoria de las ondas que reflejan para así borrar del mapa al objeto que recubren.
Otra de sus limitaciones es que no funciona con cualquier tipo de luz, solo para longitudes de onda en torno a 730 nanómetros, una franja que corresponde a la región del color rojo. “Ahora trabajamos para extenderlo a todo el espectro”, asegura el investigador.
Además del que investigan Jing y sus compañeros, existen más modelos de capas de laboratorio, pero la verdad es que su apariencia tampoco recuerda (de momento) a la de los mantos que aparecen en la ficción.
 
CAPAS QUE NO SON CAPAS
La primera, fabricada en 2006 por investigadores del Imperial College de Londres y la Universidad de Duke (Estados Unidos), solo servía para microondas. También estaba elaborada a partir de metamateriales, esta vez dispuestos en forma de aros concéntricos alrededor del objeto a esconder. La luz golpeaba por una parte y era redirigida por los costados hacia la posterior, por donde escapaba, de manera que la zona central quedaba oculta.
La de la  Universidad de Birmingham (Reino Unido), sin embargo, se compone de cristales de calcita. Este mineral polariza la luz, es decir, tiene la propiedad de dividir un rayo en dos que se alejan a diferente velocidad. Por eso los objetos se ven dobles a través de él.  
En este caso, la estrategia consiste en colocar el cuerpo entre dos pequeños prismas del mineral, suficientes para tapar algo del tamaño de un alfiler. Para observar las consecuencias hace falta un espejo: el efecto óptico producido por las piezas hace que el objeto desaparezca en la superficie especular. De momento, el método solo funciona para las longitudes de onda de la franja del color verde.
Por ahora no hay mucho más en el escaparate. En cada uno de los centros, los científicos continúan trabajando para mejorar sus creaciones. Quizá algún día merezcan de veras el nombre de “capa de invisibilidad”, al menos tal y como lo entendemos por Harry Potter. Hasta entonces, habrá que seguir investigando.

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