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Dos ingenieros de la Universidad de Pensilvania han propuesto la posibilidad de metamateriales de dos dimensiones. Estos metamateriales de un átomo de espesor podrían lograrse mediante el control de la conductividad de hojas de grafeno, que es de una sola capa de átomos de carbono.

El profesor Nader Engheta y el estudiante graduado Ashkan Vakil, ambos del departamento de ingeniería eléctrica y sistemas en la escuela de ingeniería y ciencias aplicadas de Penn, publican su investigación teórica en la revista Science.

El estudio de los metamateriales es un campo interdisciplinario de la ciencia y la ingeniería que ha crecido considerablemente en los últimos años. Se basa en la idea de que los materiales pueden ser diseñados de modo que sus cualidades de onda dependan no sólo del material del que están hechos sino también del patrón, forma y tamaño de las irregularidades, conocidas como “inclusiones”, o “meta-moléculas”, que están incorporadas dentro del medio anfitrión.

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Investigadores están desarrollando una nueva clase de “metamateriales plasmónicos” como componentes básicos potenciales para tecnologías ópticas avanzadas, incluyendo microscopios y computadoras ultrapotentes, células solares mejoradas, y una posible capa de invisibilidad.

Los nuevos materiales podrían hacer posibles dispositivos “nanofotónicos” para numerosas aplicaciones, dijo Alexandra Boltasseva, profesora asistente de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad de Purdue.

A diferencia de los materiales naturales, los metamateriales pueden llegar a tener un índice de refracción menor que uno o menos que cero. Ser capaz de crear materiales con un índice de refracción que es negativo o entre uno y cero promete una gama de posibles avances en un nuevo campo llamado óptica de transformación.

Sin embargo, el desarrollo de nuevas tecnologías mediante metamateriales ha sido obstaculizado por dos grandes limitaciones: demasiada luz es “perdida”, o absorbida por los metales como la plata y el oro contenidos en los metamateriales, y los materiales tienen que ser más precisamente afinados de modo que posean el índice apropiado de refracción.

Ahora, los investigadores están proponiendo un nuevo enfoque para superar estos obstáculos. Ellos están trabajando para reemplazar la plata y el oro en los materiales que se crean mediante dos opciones: hacer semiconductores más metálicos mediante la adición de impurezas metálicas; o añadir elementos no metálicos a los metales, en efecto, haciéndolos menos metálicos.

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La invisibilidad es una característica que ha fascinado a la humanidad por mucho tiempo. Hasta el momento los únicos que han disfrutado de este “poder” han sido los personajes de ciencia ficción que han aparecido en las películas y videojuegos. Pero esto podría cambiar gracias a la investigación de una capa de invisibilidad de trabajo a cargo de una científica de la Universidad Tecnológica de Michigan.

Elena Semouchkina ha encontrado formas de utilizar la resonancia magnética para capturar los rayos de luz visible y distribuirlos alrededor de los objetos, haciendo que dichos objetos sean invisibles para el ojo humano.

Semouchkina y sus colegas en la Universidad Estatal de Pensilvania, donde también es profesora adjunta, informaron recientemente sobre sus investigaciones en la revista Applied Physics Letters, publicada por el Instituto Americano de Física.

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