Un nuevo método de construcción de materiales con luz, desarrollado por investigadores de la Universidad de Cambridge, algún día podría habilitar tecnologías que a menudo se consideran el ámbito de la ciencia ficción, como capas de invisibilidad y dispositivos de camuflaje.

Aunque las naves estelares encapuchadas no serán una realidad durante bastante tiempo, La técnica que los investigadores han desarrollado para construir materiales con bloques de construcción de unas pocas mil millonésimas de metro de ancho se puede utilizar para controlar la forma en que la luz los atraviesa. y funciona en trozos grandes a la vez. Los detalles se publican hoy (28 de julio) en la revista Comunicaciones de la naturaleza .

La clave de cualquier tipo de efecto de "invisibilidad" radica en la forma en que la luz interactúa con un material. Cuando la luz golpea una superficie, se absorbe o se refleja, que es lo que nos permite ver objetos. Sin embargo, por materiales de ingeniería a nanoescala, es posible producir 'metamateriales':materiales que pueden controlar la forma en que la luz interactúa con ellos. La luz reflejada por un metamaterial se refracta de manera 'incorrecta', potencialmente hacer que los objetos sean invisibles, o hacerlos aparecer como otra cosa.

Los metamateriales tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, incluida la detección y mejora de la tecnología de sigilo militar. Sin embargo, antes de que los dispositivos de camuflaje se conviertan en realidad a mayor escala, los investigadores deben determinar cómo fabricar los materiales adecuados a nanoescala, y ahora se ha demostrado que el uso de la luz es de gran ayuda en esa nanoconstrucción.

La técnica desarrollada por el equipo de Cambridge implica el uso de luz láser desenfocada como miles de millones de agujas, cosiendo nanopartículas de oro juntas en largas cuerdas, directamente en el agua por primera vez. Estas cadenas se pueden apilar en capas una encima de la otra, similar a los ladrillos de Lego. El método permite producir materiales en cantidades mucho mayores que las que se pueden obtener con las técnicas actuales.

Para hacer las cuerdas, los investigadores utilizaron por primera vez moléculas en forma de barril llamadas cucurbiturilos (CB). Los CB actúan como espaciadores en miniatura, permitiendo un alto grado de control sobre el espaciado entre las nanopartículas, bloqueándolos en su lugar.

Para conectarlos eléctricamente, los investigadores necesitaban construir un puente entre las nanopartículas. Las técnicas de soldadura convencionales no serían efectivas, ya que hacen que las partículas se derritan. "Se trata de encontrar una forma de controlar ese puente entre las nanopartículas, "dijo el Dr. Ventsislav Valev del Laboratorio Cavendish de la Universidad, uno de los autores del artículo. "Unir algunas nanopartículas está bien, pero ampliarlo es un desafío ".

La clave para controlar los puentes radica en las cucurbiturillas:el espaciado preciso entre las nanopartículas permite mucho más control sobre el proceso. Cuando el láser se enfoca en las cadenas de partículas en sus andamios CB, produce plasmones:ondas de electrones en las superficies de los metales conductores. Estos electrones que saltan concentran la energía de la luz en los átomos de la superficie y los unen para formar puentes entre las nanopartículas. El uso de láseres ultrarrápidos da como resultado miles de millones de estos puentes que se forman en rápida sucesión, enhebrar las nanopartículas en largas cadenas, que se puede monitorear en tiempo real.

"Hemos controlado las dimensiones de una forma que no había sido posible antes, "dijo el Dr. Valev, que trabajó con investigadores del Departamento de Química y el Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia en el proyecto. "Este nivel de control abre una amplia gama de posibles aplicaciones prácticas".