EL ANILLO DE XIANG ZHANG

El regreso del hombre invisible

El doctor Zhang es uno de los pioneros en el desarrollo de metamateriales para lograr una invisibilidad real. “Conseguir la invisibilidad para objetos en tercera dimensión será un reto en función de permitir a la luz fluir alrededor del objeto sin reflexión y absorción…”

La invisibilidad ha dejado de leer tiras cómicas; procura literatura científica ahora, y sus propósitos son serios y marciales. Ser invisible es relativo. Un ser que irradie luz tan sólo en infrarrojo o en ultravioleta sería invisible para nosotros, pero muy evidente para insectos o serpientes, según fuera el caso. Los murciélagos no tienen este problema: ellos “ven” esa parte del espectro ¡por ser ciegos!

Uno de los relatos más antiguos sobre la invisibilidad que se conocen pertenece a un poema medieval llamado El Cantar de los Nibelungos. Sigfrido, el héroe, usa un anillo que vuelve invisible a quien lo usa, y el mismo Tolkien lo adoptaría en su saga épica de El Señor de los Anillos. Entonces, como ahora, la invisibilidad era garantía no tanto de discreción como de impunidad.

Ser invisible es relativo. Un ser que irradie luz tan sólo en infrarrojo o en ultravioleta sería invisible para nosotros, pero muy evidente para insectos o serpientes, según fuera el caso.

¿Es esto algo más que una fantasía del tipo de duendes y hadas? No encontraría uno a ningún mago en los talleres de metamateriales que sugieren esta promesa. Insisto, no puede uno aprender mucho sobre la invisibilidad si primero no se sabe un poco sobre la luz. Todo el mundo ha visto cómo los dedos engordan o los cubiertos se “enchuecan” al meterlos en un vaso con agua, por ejemplo. Esto sucede porque, si bien la velocidad de la luz en el vacío es constante, su velocidad es variable en el interior de un cuerpo. Es esta variación la que crea el efecto de refracción que apreciamos en los vasos con agua.

El agua tiene un índice de refracción positiva, aunque hay elementos con un “índice de refracción negativa”. Esto significa que el objeto, en lugar de curvarse en la dirección del objeto sumergido, su imagen se distorsiona en dirección contraria, un poco como si rebotara (obsérvese la ilustración).

Esta propiedad no tenía al principio un objetivo tan exótico como el de hacer invisible a Hobbits o pequeños magos “sin buenas intenciones”. En el año 2000 el investigador John Pendry, del Imperial College de Londres, pensó que se podrían usar láminas de metamaterial para crear “superlentes” y mejorar así drásticamente la calidad de las imágenes de diagnóstico médico o las que obtienen los astrónomos desde el espacio. La combinación de lentes con índices positivos y negativos de reflexión remedian las pérdidas que sufre la luz cuando pasa por una lente, manteniéndola entera.

Pero Xiang Zhang, de la Universidad de Berkeley, iba más allá. Zhang es uno de los pioneros en el desarrollo de metamateriales para lograr una invisibilidad real. “Conseguir la invisibilidad para objetos en tercera dimensión será un reto en función de permitir a la luz fluir alrededor del objeto sin reflexión y absorción”, me dijo por correo electrónico su colaborador, el doctor Yongmin Liu, también de esa universidad. “Las propiedades de la manta invisible en cada posición serían diferentes, y tiene que ser diseñada e ingeniada cuidadosamente”.

“En un primer paso muy preliminar, nuestro trabajo ha mostrado que es posible dirigir la luz a voluntad en la región visible y en tercera dimensión”, añade. “Aún más importante, la frecuencia en que trabaja nuestro metamaterial es amplia, y la pérdida muy pequeña. Es crítica para un manto en tercera dimensión”.

Logros similares se han obtenido en el Imperial College de Londres.

Ahora bien, un manto es obviamente una estructura moldeable. Un problema cuando una caracterísitica de los metamateriales es su rigidez. Andrea Di Marco y su equipo, de la Universidad de St. Andrews en Inglaterra, han conseguido crear una capa delgada de metamaterial flexible con el potencial de mantenerse invisible en el espectro visual del ser humano. Para esto hicieron uso no del silicio, como se había hecho anteriormente, sino de un polímero. Esta flexibilidad ofrece la oportunidad de un manto real cubriendo una superficie de forma libre.

El hecho de que el Departamento de la Defensa de Estados Unidos financie en parte las investigaciones de Zhang nos da una idea de sus aplicaciones: no sé si una columna de tanques algún día podrá pasar por un bosque sin mayor evidencia que el polvo que se levanta y sus marcas en el lodo, pero supongo que eso es algo que los militares desean conocer.

Es como la inscripción del anillo en la obra de Tolkien:

Un anillo para gobernarlos a todos,
Un anillo para encontrarlos a todos
Un anillo para traerlos a todos
Y, en la oscuridad, atarlos. ®

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Publicado en: Ciencia y tecnología, Diciembre 2010

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