¿Cuáles son las diferentes aplicaciones de los metamateriales?
Los metamateriales son materiales de laboratorio que pueden doblar ondas electromagnéticas a diferencia de cualquier otra sustancia que se encuentre en la naturaleza. Un aspecto de ellos es que tales materiales pueden doblar haces de luz en la dirección opuesta, una propiedad conocida como índice negativo de refracción. A medida que se crean diferentes tipos de metamateriales con la ayuda de computadoras para simular y construir la estructura a nanoescala, se realizan más aplicaciones de metamateriales. Se pueden usar para hacer antenas miniaturizadas y sistemas de comunicaciones; sistemas de imagen precisos en fabricación, defensa y medicina; además de ser utilizado en aplicaciones militares y espaciales. El encubrimiento metamaterial también se ha teorizado para doblar la luz alrededor de un objeto para hacerlo invisible.
El concepto de estos materiales se basa en ondas electromagnéticas que se ven afectadas por interacciones con átomos y moléculas en la naturaleza. En una escala submicroscópica, se pueden alterar materiales específicos para afectar el comportamiento de estas ondas hasta que actúen de una manera que normalmente no lo hacen. Se han creado objetos de una fracción del tamaño de una longitud de onda de luz, lo que hace posible manipular ondas electromagnéticas en una variedad de aplicaciones. Una de las aplicaciones de los metamateriales es su uso en antenas que se pueden grabar en placas de circuitos y ocupan muy poco espacio. Por lo tanto, son posibles dispositivos en miniatura que utilizan antenas, así como circuitos más pequeños que controlan las frecuencias de banda ancha y el cambio de fase en la electrónica.
Los metamateriales también se pueden usar en sistemas de imágenes que funcionan a resoluciones superiores a los límites del tamaño de la longitud de onda de la luz. Las aplicaciones de metamateriales en estos casos van desde aumentar la densidad de pequeños componentes electrónicos hasta sistemas de imágenes médicas precisas, así como dispositivos de inspección para la fabricación. Las meta-superficies construidas con materiales que alteran las ondas electromagnéticas están organizadas de manera que la geometría a pequeña escala afecta la forma en que se mueven las ondas. Las sustancias con las que están construidas no tienen tanto impacto.
Los sistemas de antena y la electrónica de comunicaciones en los satélites también pueden incorporar metamateriales. El tamaño de la carga útil se minimiza, lo que facilita el lanzamiento de un satélite más pequeño y es menos costoso diseñarlo y construirlo. Las aplicaciones de metamateriales también incluyen equipos y dispositivos de seguridad más pequeños utilizados por los militares. Los científicos incluso han aplicado metamateriales a la teoría del encubrimiento o la flexión de la luz para que un objeto se vuelva invisible. Hasta ahora, a partir de 2011, los ingenieros han sido capaces de ocultar una longitud de onda a la vez, pero han teorizado sobre aplicaciones de metamateriales para mejorar el rendimiento de dispositivos inalámbricos, almacenamiento de memoria y lentes ópticos.