El dispositivo de camuflaje Duke comprende un grupo de círculos concéntricos. Imagen cortesía del Dr. David R. Smith Entre los muchos tropos que se encuentran en la ciencia ficción y la fantasía, pocos son más populares que el dispositivo de camuflaje. En el mundo real, Los científicos se han dedicado durante mucho tiempo a la investigación que al menos mejoraría la tecnología de camuflaje, ocultar aviones del radar o ampliar nuestro conocimiento de cómo funcionan la luz y las ondas electromagnéticas. En 2006, un grupo de científicos de la Universidad de Duke demostró un dispositivo de camuflaje simplificado. En octubre de 2006, un equipo de investigación de Duke, dirigido por el Dr. David R. Smith, publicó un estudio en la revista "Science" que describe un dispositivo de camuflaje simplificado. Si bien su dispositivo solo enmascaraba un objeto de una longitud de onda de luz de microondas, proporciona más información que nos ayudará a considerar si es posible un dispositivo de camuflaje de la vida real.
Este dispositivo de camuflaje se hizo a partir de un grupo de círculos concéntricos con un cilindro en el medio, donde se podría colocar un objeto. Cuando los investigadores dirigieron luz de microondas al dispositivo, la ola se partió, fluyendo alrededor del dispositivo y reuniéndose en el otro lado. Dave Schurig, un investigador del equipo del Dr. Smith, comparó el efecto con "agua de río que fluye alrededor de una roca lisa" [Fuente:Universidad de Duke]. Cualquier cosa colocada dentro del cilindro es encapotado , o efectivamente invisible a la luz del microondas.
El dispositivo no es perfecto. Crea algo de distorsión y "sombras de las microondas" [Fuente:New York Times]. También funciona para una sola longitud de onda de luz de microondas.
Para lograr su efecto de camuflaje, el equipo de Duke utilizó una clase relativamente nueva de materiales llamados metamateriales . Las propiedades de los metamateriales se basan en su estructura más que en su química. Para el dispositivo de camuflaje, Los investigadores hicieron construcciones en forma de mosaico con láminas de fibra de vidrio estampadas con bucles de alambre, algo similar a una placa de circuito. La disposición de los cables de cobre determina la forma en que interactúa con los campos electromagnéticos. La ventaja única de los metamateriales es que se pueden usar para crear objetos con características electromagnéticas que no se pueden encontrar en el mundo natural.
La clave del dispositivo de camuflaje es aprovechar un concepto conocido como índice de refracción . El índice de refracción de un objeto, o índice de refracción , determina cuánta luz se dobla al pasar a través de él. La mayoría de los objetos tienen un índice de refracción uniforme en todas partes, por lo que la luz solo se dobla cuando cruza el límite hacia el material. Esto ocurre, por ejemplo, cuando la luz pasa del aire al agua.
Si el índice de refracción de un material es mayor que 1, hace que la luz se doble hacia adentro. A continuación, se muestran algunos índices de refracción para materiales comunes:
Los metamateriales se utilizan para fabricar objetos con índices de refracción entre cero y 1. El equipo de Duke utilizó metamateriales para hacer que su dispositivo de camuflaje tenga índices de refracción que varían gradualmente:desde 1 en el exterior del dispositivo, disminuyendo a cero en el centro. El resultado es que la luz de microondas se dobla sutilmente alrededor del dispositivo y puede reformarse en el otro lado, aunque con alguna distorsión detectable.
Si bien los metamateriales y el encubrimiento son tecnologías interesantes, tienen muchas limitaciones. Repasemos algunos de los de la página siguiente.
El dispositivo de camuflaje de Duke solo enmascara un objeto de una longitud de onda de luz de microondas. Imagen cortesía del Dr. David R. Smith Ha habido cierta controversia en torno a algunos de los conceptos científicos asociados con los metamateriales y el encubrimiento. La gente también se ha preguntado si una capa de invisibilidad es realmente una posibilidad. Muchos años atrás, algunos científicos afirmaron que era posible hacer metamateriales con un negativo índice de refracción. Inicialmente, muchos expertos afirmaron que un índice de refracción negativo iba en contra de las leyes de la física, pero la mayoría ahora acepta que es posible. Aún así, había resultado difícil hacer metamateriales de refracción negativa para la luz visible (se habían realizado experimentos de refracción negativa con metamateriales que afectaban a la luz de microondas). Pero este año, los científicos de la Universidad Karlsruhe de Alemania y el Laboratorio Ames de Iowa pudieron producir metamateriales con un índice negativo. de refracción para la luz visible.
Sin embargo, todavía queda mucho trabajo por hacer antes de que se desarrolle una capa funcional para más de una longitud de onda del espectro visible, mucho menos del tipo que se ve en las películas de ciencia ficción. En este momento, hacer un dispositivo que funcione en todos Las longitudes de onda de la luz visible están más allá de las capacidades de los científicos. Tampoco saben aún si es posible ocultar varias longitudes de onda simultáneamente.
El problema proviene del cobre utilizado en metamateriales. El cobre tiene que ser más pequeño que la longitud de onda de la luz que está afectando. Con microondas así de simple, ya que las microondas utilizadas en Duke tenían algo más de 3 centímetros de largo. Los bucles de cobre de ese dispositivo de camuflaje eran de unos 3 milímetros. Pero la luz visible es de 400 nanómetros a 700 nanómetros, miles de veces más pequeño que las microondas. Los bucles de cobre para esos metamateriales tendrían que tener entre 40 y 70 nanómetros de largo. Estos metamateriales podrían beneficiarse de futuros desarrollos en nanotecnología.
Si bien el dispositivo de camuflaje del equipo de Duke tiene claramente sus limitaciones, el potencial de la tecnología y de los metamateriales es tremendo. El Dr. Smith ha evitado hacer grandes pronunciamientos sobre cuándo se podría hacer un dispositivo de encubrimiento más sofisticado, pero aquí hay algunas posibilidades futuras que los científicos han propuesto:
Si una invisibilidad total está a décadas de distancia o simplemente es imposible, otra posibilidad parece intrigante, y no es diferente a lo que hemos visto en algunas películas. Es posible que en el futuro cree algún tipo de dispositivo de camuflaje por fases, en el que cada color del espectro de luz visible se oculta durante una fracción de segundo. Si se logra a la velocidad suficiente, es probable que un objeto parezca translúcido, aunque no del todo invisible. Piense en el villano alienígena de las películas "Depredador", que es apenas perceptible cuando se mueve, pero por lo demás es esencialmente invisible.
Finalmente, hay otro factor que limita los usos de un dispositivo de camuflaje que los científicos dicen que mucha gente no considera. Las personas dentro de un área cubierta no podrían ver porque toda la luz visible se doblaría alrededor de donde están colocadas. Serian invisibles pero estarían ciegos también.
Para obtener más información sobre las capas de invisibilidad y temas relacionados, por favor revise los enlaces en la página siguiente.
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Fuentes
