MADRID, 28 Jul. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo método de producción de materiales que usa la luz podría hacer realidad tecnologías que a menudo se consideran propias de la ciencia ficción, tales como capas y dispositivos de invisibilidad.
Aunque las naves espaciales invisibles no serán una realidad en algún tiempo, la técnica que los investigadores de la Universidad de Cambridge han desarrollado para producir materiales con bloques de construcción de unas pocas millonésimas de un metro de diámetro, se puede usar para controlar la forma en que la luz pasa a través de los mismos y aplicarse en grandes superficies. Los detalles se publican el 28 de julio en la revista Nature Communications.
La clave para cualquier tipo de efecto "invisibilidad" radica en la forma en que la luz interactúa con el material. Cuando la luz incide en una superficie es absorbida o reflejada, que es lo que nos permite ver los objetos. Sin embargo, mediante el diseño de materiales a escala nanométrica, es posible producir "metamateriales": materiales que pueden controlar la manera en que la luz interactúa con ellos. La luz reflejada por un metamaterial se refracta en el camino "equivocado", lo que podría representar objetos como invisibles o hacerles aparentar como algo más.
Los metamateriales tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, incluyendo la detección y la mejora de la tecnología de sigilo militar. Sin embargo, antes de que los dispositivos de camuflaje puedan convertirse en realidad a una escala mayor, los investigadores deben determinar cómo hacer que materiales adecuados a nanoescala, y el uso de la luz se ha demostrado de gran ayuda en dicha nano-construcción.
La técnica desarrollada por el equipo de Cambridge implica el uso de luz láser desenfocada mientras miles de millones de agujas cosen nanopartículas de oro juntas en largas cadenas, directamente en el agua por primera vez. Estas cadenas pueden entonces ser apiladas en capas una encima de la otra, de forma similar a los ladrillos de Lego. El método hace posible la producción de materiales en cantidades mucho mayores de las que se pueden obtener a través de las técnicas actuales.
Para conseguir las cadenas, los investigadores primero utilizaron moléculas en forma de barril llamadas cucurbiturils (CBS). Actúan como espaciadoras en miniatura, lo que permite un muy alto grado de control sobre la separación entre las nanopartículas, colocándolas en su lugar.
Con el fin de conectarlas eléctricamente, los investigadores tenían que construir un puente entre las nanopartículas. Las técnicas de soldadura convencionales no serían eficaces, ya que provocan que las partículas se fundan. "Se trata de encontrar una manera de controlar ese puente entre las nanopartículas", dijo Ventsislav Valev, del Laboratorio Cavendish de la Universidad, uno de los autores del artículo. "La unión de un par de nanopartículas juntas está bien, pero la ampliación en cadena es un reto."
La clave para controlar los puentes se encuentra en los cucurbiturils: la separación precisa entre las nanopartículas permite mucho más control sobre el proceso. Cuando el láser se centra en las cuerdas de partículas en sus andamios CB, produce ondas de plasmones: electrones en la superficie de los metales conductores. Estos electrones concentran la energía de la luz en átomos en la superficie y se unen a ellos para formar puentes entre las nanopartículas. Utilizando láseres ultrarrápidos se consigue que miles de millones de estos puentes se formen en una sucesión rápida, enhebrando las nanopartículas en cadenas largas, que pueden ser monitoreados en tiempo real.
"Hemos controlado las dimensiones de una manera que no ha sido posible antes", dijo Valev, quien trabajó con investigadores del Departamento de Química y el Departamento de Ciencia de los Materiales y Metalurgia en el proyecto. "Este nivel de control abre una amplia gama de posibles aplicaciones prácticas."
