Alan Brown, escritor y editor de la Fundación Kavli, ha editado esta mesa redonda para Voces expertas de Live Science: Op-Ed & Insights.
Desde aleaciones de bronce hasta compuestos plásticos, los seres humanos han estado fabricando materiales artificiales durante miles de años. Sin embargo, los metamateriales – materiales convencionales con estructuras no convencionales que a menudo presentan propiedades nuevas e inusuales – son algo completamente diferente.
Al controlar la estructura de los materiales a nanoescala, los científicos e ingenieros han sido capaces de hacer cosas que antes parecían imposibles. Dichos materiales han producido avances que van desde dispositivos de ocultación que hacen que los objetos sean casi invisibles hasta lentes que pueden ver detalles más pequeños de lo que alguna vez se asumió que eran los límites fundamentales de la resolución óptica.
De hecho, los investigadores ya han demostrado muchos metamateriales con propiedades desconocidas o difíciles de lograr en la naturaleza, interactuando con la luz y las ondas electromagnéticas de maneras inusuales, y mostrando comportamientos físicos inusuales, también.
Tales avances son sólo el comienzo de lo que puede ser posible
Para discutir esta nueva clase de materiales, la Fundación Kavli ha reunido a tres líderes en este campo:
Julia Greer, profesora de Ciencia de Materiales y Mecánica y miembro de la junta del Instituto de Nanociencia Kavli en el Instituto Tecnológico de California. Recientemente discutió el diseño jerárquico de los metamateriales en una charla de TEDx en el CERN, Solve for event de Google y el Foro Económico Mundial en Davos.
David Smith, presidente del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática y director del Centro de Metamateriales y Plasmónica Integrada de la Universidad de Duke. Smith demostró los primeros metamateriales ópticos en el año 2000, y luego utilizó los metamateriales para crear una capa de invisibilidad. También ha lanzado varias compañías basadas en tecnología de metamaterial.
Xiang Zhang, profesor de Ingeniería Mecánica y miembro del Kavli Energy NanoSciences Institute, en la Universidad de California, Berkeley. También es director de la División de Ciencias de Materiales del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos. Después de desarrollar la primera lente óptica perfecta y las nuevas formas pioneras de construir dispositivos a nanoescala, desarrolló un dispositivo acústico de ocultación.
Lo que opinan los expertos
Fundación Kavli: Algunas personas definen los metamateriales como materiales con estructuras que no existen en la naturaleza. ¿Es adecuada esta definición? ¿Realmente captura lo que hace que los metamateriales sean únicos?
Julia Greer: No lo creo. La gente ha estado luchando porque realmente no hay una buena definición. Los tres de nosotros en esta mesa redonda resaltamos claramente esto: Xiang conoce los metamateriales que pueden enmascarar el sonido, David sabe de los metamateriales que pueden manipular la luz, y yo conozco los metamateriales que tienen propiedades mecánicas. El hecho mismo de que tenemos que especificar el tipo de metamaterial nos dice que cualquier definición no es tan simple como decir que es algo que no existe en la naturaleza. Muchas cosas no existen en la naturaleza.
Mi giro es que los metamateriales son materiales cuyas propiedades se desvían de lo que se esperaría de los mismos átomos si se repitieran en una estructura atómica normal. En ese caso, podemos esperar que sus propiedades sean una cosa. Pero en estas llamadas rejillas artificiales de átomos, o celosías, que hemos creado, esas propiedades son diferentes.
Xiang Zhang: Si miras la definición griega de “meta”, significa algo que va más allá de lo ordinario. Es importante distinguir entre los metamateriales y sus propiedades. Los metamateriales se construyen a partir de materiales naturales. Sin embargo, pueden tener propiedades, como el índice de refracción negativo, que no existen en la naturaleza y que ciertamente difieren de los materiales originales.
