¿Qué son los metamateriales electromagnéticos?

Los metamateriales electromagnéticos son compuestos diseñados para tener propiedades estructurales y químicas únicas que no son naturales para los propios materiales. Se crean superficies a nanoescala que pueden afectar la reacción del metamaterial a la luz ordinaria, así como a otros tipos de radiación, como la radiación de microondas, por el hecho de que las características estructurales son de menor tamaño que la longitud de onda real de la radiación. Las propiedades que tales metamateriales electromagnéticos a menudo se crean para mostrar incluyen efectos dieléctricos únicos, así como un índice de refracción negativo con metamateriales de plata, que podrían usarse para hacer una superlente que podría resolver características de unos pocos nanómetros de tamaño o para ver el interior de objetos no magnéticos

Si bien los metamateriales electromagnéticos tienen una amplia gama de aplicaciones potenciales, el foco de gran parte de la investigación sobre dichos materiales a partir de 2011 ha estado en la ingeniería de microondas para antenas avanzadas y otros sistemas relacionados con el magnetismo. Estos materiales estructurados artificialmente son capaces de desarrollar características de magnetismo en presencia de campos de microondas o campos de infrarrojos terahercios que existen directamente entre el microondas y el rango de luz visible del espectro electromagnético (EM). De lo contrario, dichos materiales no serían magnéticos, y la estimulación de esta propiedad en ellos se conoce en física como la creación del comportamiento de Zurdos (LH). La creación de este comportamiento en dispositivos no magnéticos sería fundamental en la fabricación de filtros avanzados y electrónica de desplazamiento de haz o de fase.

El uso de metamateriales miniaturizaría aún más los componentes electrónicos, además de hacer que los circuitos y antenas sean más selectivamente receptivos o impermeables a varias bandas del rango EM. Un ejemplo de una aplicación para un nivel más fino de control sobre las ondas electromagnéticas sería en la tecnología del sistema de posicionamiento global (GPS) que podría transmitir o bloquear una señal de posicionamiento más precisa que la que es posible actualmente en entornos de ataque militar y de interferencia. Esta capacidad mejorada es posible gracias al hecho de que los metamateriales electromagnéticos son una forma de material estructurado artificialmente que interactúa y controla las ondas electromagnéticas ambientales, convirtiendo los materiales en transmisores y receptores.

Los tipos de metamateriales que demuestran estas propiedades tienen características estructurales diseñadas a escala del angstrom, o en un tamaño de aproximadamente una décima parte de un nanómetro. Esto requiere esfuerzos conjuntos de varios campos de la ciencia para construir tales materiales, incluida la física, la química y la ingeniería en nanotecnología y ciencia de los materiales. Los metales de oro, plata y cobre, así como los plasmas y los cristales fotónicos son materiales que se han utilizado en la construcción de metamateriales electromagnéticos y, a medida que avanza la ciencia, el uso de metamateriales encuentra aplicaciones crecientes en el campo de la óptica. Se teoriza que eventualmente una forma de campo de invisibilidad electromagnética podría ser generada por dichos metamateriales, donde la luz visible podría doblarse a su alrededor para ocultar su presencia.