Metamateriales, una nueva forma de ver el mundo

Siguiendo con el anterior tema que trataba sobre la invisibilidad y los metamateriales, vamos a centrarnos en estos últimos, que han despertado la curiosidad de muchos físicos y aficionados desde hace un par de décadas debido a su índice de refracción negativo, lo que ha propiciado su elaboración en laboratorios para posteriores aplicaciones en el mundo cotidiano en los campos de la óptica y del electromagnetismo como ya veremos más adelante.

Empecemos por el “abc” de la óptica: la refracción. Todo empezó cuando el holandés Willebrord Snellius (Snell para los amigos) publicó su estudio sobre la refracción, donde explicaba que la luz no se mueve a la misma velocidad en todos los medios transparentes, sino que le cuesta más recorrer unos que otros, moviendose más horizontalmente en los que viaja más lenta y viceversa. En el esquema de la izquierda podemos ver como siguiendo la Ley de Snell (n₁senθ₁ = n₂senθ₂) podemos obtener el ángulo de refracción de la luz.

El patrón que marca la dirección del rayo de luz es el índice de refracción (n), al cual Maxwell definió como la raíz del producto entre permitividad (ε) y permeabilidad (μ). Hasta ahí todo bien, pero llegó Víctor Veselago y en 1968 se preguntó qué ocurriría si un medio presenta permitividad y permeabilidad negativas, entonces habría que escoger la solución negativa de la raíz y, por lo tanto, ¡el índice de refracción sería negativo!:

Aquí comenzaron los conflictos sobre un posible índice de refracción negativo y el choque con nuestras arraigadas ideas físicas. Para empezar la velocidad de la luz en un medio se puede definir como v=c/n (siendo v dicha velocidad, c la velocidad de la luz en el vacío y n el índice de refracción), si n es negativo nos lleva a que la velocidad de la luz en dicho medio tambien sería negativa, es decir, se propagaría en sentido opuesto, curioso, ¿no?

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Está demostrado que todos los materiales transparentes que conocemos tienen un índice de refracción positivo, y que existen otros con permitividad o permeabilidad negativos, que vienen a ser los metales. Pero ¿qué ocurriría si se consigue un material con ε y μ negativos? De momento todo esto son casos teóricos, aunque ya se ha comenzado a crear materiales capaces de ocultar objetos a la luz volviéndolos invisibles como ya hablamos en un tema anterior. Tambien contribuyen a mejorar notablemente el apartado de las telecomunicaciones, sobretodo en lo que a microchips se refiere ya que sirven de gran ayuda en los superconductores. Ayudarán tambien en las pruebas de diagnóstico médico y la detección de amenazas terroristas.

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