La invisibilidad ha sido durante mucho tiempo una de las maravillas de la ciencia ficción y la fantasía, y más recientemente de la física. Pero, aunque los físicos han descifrado el concepto de cómo fabricar mantos de invisibilidad, todavía no han construido un dispositivo práctico capaz de ocultar objetos de tamaño humano como lo hace la capa de Harry Potter.
Los objetos son visibles para el ojo humano porque distorsionan las ondas de luz según su forma. Vemos los objetos al registrar estas distorsiones cuando la luz procedente de ellos llega a nuestros ojos. De manera similar, un objeto también puede ser visible para un radar, que emite ondas de radio o microondas que rebotan en los objetos que encuentran en su trayectoria.
Hasta ahora, la mayoría de los mantos de invisibilidad están fabricados con materiales diseñados para curvar la luz de forma que manipule el ojo o cualquier otro dispositivo, como un radar. Sin embargo, por lo general solo funcionan con objetos diminutos. Pero esto podría estar a punto de cambiar. Un nuevo experimento ha creado un manto que, por primera vez, puede ocultar por completo de la luz visible objetos pequeños de cualquier forma. Este manto, más fino y flexible que todos sus predecesores, también puede ampliarse para ocultar objetos más grandes, lo que podría convertir la ciencia en algo susceptible de fabricarse y comercializarse.
Metamateriales desordenados
El primer manto de invisibilidad fue creado en 2006 por el científico británico John Pendry. Consistía en un material capaz de curvar las microondas, pero no la luz visible, alrededor de un objeto minúsculo y bidimensional de apenas unos micrómetros, lo que hacía que pareciera que estas habían viajado en línea recta y nunca habían tocado el objeto. Desde entonces, se han creado versiones mejoradas que funcionan con otras longitudes de onda, tanto en dos como en tres dimensiones.
Casi todos estos mantos se basan en el uso de metamateriales, que son una clase de material diseñado para producir propiedades que no se dan de forma natural. Por lo general, tienen pequeñas estructuras internas construidas con vidrio, metal o plásticos, o con dieléctricos, aislantes eléctricos cargados con nanopartículas. De este modo, pueden hacerse interactuar con la luz de maneras inusuales. Sin embargo, estos suelen ser voluminosos y difíciles de ampliar.
Otro problema es que resulta difícil lograr que los mantos de invisibilidad oculten la luz por completo. Si se escapa aunque sea un poco de luz, el objeto oculto no puede ser totalmente invisible.
Una técnica prometedora
El nuevo manto es más sofisticado que los dispositivos anteriores. Es ultrafino y capaz de ocultar un objeto tridimensional pequeño de 36 por 36 micrómetros, al reflejar por completo una longitud de onda de luz visible, algo que no se había logrado antes. Y quizá la característica más importante es que la tecnología podría ampliarse para ocultar objetos más grandes.
El inconveniente: solo funciona con luz de 730 nanómetros de longitud de onda, que es luz visible cercana a la parte infrarroja del espectro. Aunque esto podría resultar útil para ocultar objetos ante dispositivos específicos, como el radar, habría que mejorarlo para dispersar la luz de todas las longitudes de onda del espectro visible y así poder ocultarse del ojo humano. Todavía estamos algo lejos de lograrlo, pero nos vamos acercando.
El manto oculta los objetos envolviéndolos en una capa de oro nanoantenas — de solo 80 nanómetros de grosor. Las antenas del manto manipulan la luz en el momento en que incide sobre el objeto, de modo que parece rebotar en una superficie plana, lo que hace imposible distinguir la geometría del objeto.
La tecnología de ocultación por invisibilidad tiene numerosos usos potenciales, que abarcan desde aplicaciones militares hasta la biomedicina, la informática e incluso la captación de energía.
Por ejemplo, podría utilizarse para hacer que una aeronave sea invisible para el radar. Se cree que los aviones furtivos, diseñados para evitar la detección por radar, se fabricaron por primera vez en Alemania durante la Segunda Guerra Mundial y emplean diversas tecnologías que reducen la reflexión y la emisión de luz. El manto también puede utilizarse para aislar antenas situadas muy cerca unas de otras, lo que, a la postre, reduce la huella de las matrices de antenas y hace que los futuros sistemas de comunicación sean aún más compactos.
Mientras tanto, el proyecto británico QUEST, dirigido por Queen Mary, University of London, para idear nuevas formas de manipular los campos electromagnéticos, ha cuestionado la física fundamental de los absorbentes delgados, que pueden disipar las ondas entrantes no deseadas, al combinar grafeno con metamateriales para desarrollar «papeles pintados» “sigilosos” que creen entornos inalámbricos seguros, reduzcan la interferencia de los dispositivos portátiles y reutilicen la radio para aumentar la capacidad de las comunicaciones móviles.
Con tantas aplicaciones importantes, sin duda es cuestión de tiempo que los mantos mejoren y sean más prácticos. Con la ayuda de herramientas de fabricación avanzada en constante aparición, diez años después, el futuro de la invisibilidad empieza a vislumbrarse.
Este artículo se publica en colaboración con The Conversation. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Yung Hao es profesor de Antenas y Electromagnetismo.
Imagen: Un investigador muestra la luz al atravesar bloques de vidrio inclinados para hacer invisible un objeto. REUTERS/Edgar Su.
