Nanotecnología

Recientemente ha salido una nueva noticia relacionada con la nanotecnología y las nuevas tecnologías utilizadas en la fabricación de pantallas planas. En este caso ha sido la casa "SAMSUNG" la que ha anunciado un nuevo proyecto para desarrollar nuevas pantallas que permitan tener mayor variedad de colores y de luminosidad sin abandonar la idea de reducción de tamaño. Aquí os dejo la noticia tal y como puede encontrarse en la página oficial de SAMSUNG:

"En el CES de Las Vegas se ha presentado lo que puede ser la nueva tecnología en la luz LED de colores. Se trata de la utilización de la nanotecnología para dotar a los LEDs de luminosidad de colores con diferentes matices.

La compañía Nanosys ve viable esta posibilidad mediante la aplicación de una simple capa nanotecnológica sobre los LEDs dotando a estos de unos colores más cálidos y brillantes. Un material de fósforo desarrollado a partir de nanomateriales cubre un LED azul estándar creando una gama de colores mas viva. Los actuales LEDs de colores sólo son capaces de mostrar sus gamas originales, circunstancia que no será de aplicación con esta nueva tecnología.

Este avance supone desarrollar la tecnología existente sobre su esencia y situación actual, sin llevar consigo una innovación sin parangón que implicaría partir de cero en la investigación y desarrollo de un nuevo sistema de iluminación.

Una de las ventajas de su implementación es que no conllevará un aumento del consumo energético; nuestros ojos son bastante más sensibles a las tonalidades verdes por lo que a la hora de tratar de conseguir un mayor brillo se acentúa la intensidad de este color. Con esta nueva nanotecnología no será necesario este aumento de intensidad evitando el innecesario mayor consumo.

Esta nueva familia de LEDs aún se encuentra en fase de pruebas planteándose poder mejorar en un futuro la iluminación de dispositivos como portátiles o televisores HD. Todo apunta a que su utilización como sistema de iluminación de dispositivos de televisión será, como es lógico, Local Dimming que conlleva la desventaja de unos elevados costes del producto frente a los relativos a la retroiluminación EDGE LED de luz blanca distribuida a través del panel de difusión de luz de los televisores LED de Samsung de las Series 6000, 7000 y 8000"

Por Eva Vicente Morales

Una investigación conjunta del Grupo de Nanomateriales y Microsistemas y del Grupo de Física Estadística del Departamento de Física de la UAB, así como del Laboratorio Molecular Beam Epitaxy del ICMAB-CSIC (Instituto de Ciencia de los Materiales), en el Parc de Recerca UAB, ha conseguido desarrollar un material que podría actuar como nanorefrigerador en los ordenadores y romper la barrera que el calentamiento impone a la miniaturización de los chips.

Este nuevo material está basado en superredes formadas alternando dos capas, una de silicio y otra de nanocristales de germanio, que actúan como puntos cuánticos (quantum dots).

Al estar basado en nanoestructuras de germanio (Ge), este nuevo material presenta una fuerte reducción de la conductividad térmica (capacidad para disipar o retener energía), lo que le convierte en un candidato potencial para desarrollar sistemas termoeléctricos compatibles con el silicio. Por este motivo, se podría integrar en los dispositivos semiconductores más habituales.

Una de estas propiedades, muy importante en cuanto al diseño de chips, es la conductividad térmica que tienen los dispositivos que integran un chip. Esta propiedad es clave para el control del calentamiento de los circuitos muy miniaturizados y constituye uno de los límites físicos actuales a la potencia de computación. Al combinar calor y electricidad surgen efectos termoeléctricos que permitirían enfriar los circuitos y aumentar la potencia de computación.

Pero hasta ahora no se ha conseguido ningún material con las propiedades adecuadas para ser eficiente en su comportamiento termoeléctrico. Es por ello que la obtención de materiales en la escala nanométrica puede ofrecer una vía para la mejora de las propiedades termoeléctricas, ya que en estos materiales se puede conseguir una reducción importante de la conducción térmica a la vez que se mantiene una conductividad eléctrica suficientemente elevada, aspecto clave para obtener una eficiencia termoeléctrica elevada.

La clave de este nuevo descubrimiento con respecto a los realizados anteriormente es el desordenamiento de estos puntos, los puntos cuánticos, entre capas consecutivas. Se tiene que cumplir que los puntos cuánticos en una capa no se sitúen sobre los de la capa inferior adyacente, sino que ocupen lugares diferentes.

¿Y cómo se consigue esto? Pues mediante la inclusión de una pequeña subcapa de carbono entre cada par de capas de silicio y nanopuntos de germanio cuya función es esconder la información de los puntos cuánticos de niveles inferiores.

La consecuencia principal de todo esto es la disminución de la conductividad térmica al dificultar el transporte del calor en la dirección perpendicular a las multicapas. En este trabajo se ha comprobado que esta reducción respecto a las estructuras ordenadas es superior a un factor 2.

Este hecho podría tener consecuencias notables de cara al diseño de nuevos materiales con características termoeléctricas mejoradas y abre las puertas a la realización de posibles nanorefrigeradores que se podrían integrar en los dispositivos semiconductores más habituales, al ser una tecnología compatible con la tecnología del silicio.

Las estructuras basadas en Ge también son candidatas para aplicaciones de alta temperatura, como la recuperación del calor que se genera en procesos de combustión y su conversión en energía eléctrica.

Otra cosa importante que se debe destacar es el estudio teórico de las propiedades térmicas que este nuevo material presenta a través de un modelo sencillo basado en una modificación de la ecuación de Fourier del calor. Los resultados demuestran que consigue predecir su comportamiento a partir de sus dimensiones características. Así, fruto de los estudios previos sobre el tema, los investigadores han conseguido entender el fundamento teórico sobre el cual se basa el comportamiento térmico de este material nanoestructurado.

La investigación está coordinada por Javier Rodríguez, profesor del Departamento de Física de la UAB, con la participación de Jaime Álvarez, Xavier Álvarez y David Jou, del mismo departamento, así como los investigadores del CSIC Paul Lacharmoise, Alessandro Bernardi, Isabel Alonso, y el investigador ICREA Alejandro Goñi. Parte de la investigación se ha llevado a cabo en el Laboratorio de Nanotecnología del Centro de Investigación MATGAS en el Parc de Recerca UAB.

La investigación ha sido publicada en Applied Physics Letters. El grupo de científicos continúa trabajando en el desarrollo de un material que además tenga una buena conductividad eléctrica mediante el dopaje controlado de la estructura.

Por Enrique Saiz Carcajales

Un nuevo y emocionante material artificial está suscitando toda una revolución en el desarrollo de materiales para aplicaciones electrónicas gracias a la colaboración entre investigadores europeos.

El descubrimiento resulta de una colaboración entre el grupo de teoría del profesor Philippe Ghosez (Universidad de Lieja, Bélgica) y el grupo experimental del profesor Jean-Marc Triscone (Universidad de Ginebra, Suiza).  Uno de los investigadores principales de este proyecto, el Dr. Matthew Dawber, que recientemente se unió al Departamento de Física y Astronomía en la Universidad de Stony Brook, estuvo en primera línea de esta iniciativa dirigida a crear y comprender estos materiales. "Aparte de las aplicaciones inmediatas que podrían surgir del nanomaterial, este descubrimiento inaugura un campo de la investigación completamente nuevo y abre la posibilidad de crear nuevos materiales funcionales partiendo de un nuevo concepto: la ingeniería del contacto entre superficies a escala atómica", comentó el Dr. Dawber.One of the lead researchers on this project, Matthew Dawber, who recently joined the Department of Physics and Astronomy at Stony Brook University , will be at the forefront of the continued effort to make and understand these revolutionary artificial materials in his new lab.

El nuevo material se trata de una estructura en configuración de  "superred" compuesta de diferentes óxidos de metales de transición. Los óxidos de metal de transición presentan propiedades eléctricas y magnéticas singulares tales como magnetorresistencia gigante, transiciones metal-aislante o superconductividad.

Los óxidos de metal de transición pertenecen a un campo de la ciencia relativamente nuevo. Saltaron a los titulares por primera vez en 1986, con el descubrimiento de los superconductores de alta temperatura (premio Nobel de Física). Gracias a ellos, algunos materiales pueden mantener la superconductividad a temperaturas por encima  al punto de ebullición del nitrógeno líquido (77 K ó -196°C).

Aparte de la superconductividad, los óxidos de metal de transición tienen aplicaciones en los ámbitos de los aislamientos y los semiconductores, entre otros. Dadas sus diversas aplicaciones, poseen también la capacidad de integrarse en numerosos dispositivos.

La nueva superred creada por el grupo del proyecto consiste en una estructura que está compuesta por múltiples capas alternas de grosor nanométrico de dos óxidos distintos, PbTiO₃ y SrTiO₃ (estructura perovskita multicapa). Esto dota a la red de propiedades radicalmente distintas de las de los dos óxidos por separado. Estas nuevas propiedades son consecuencia directa de la estructura artificial en capas y se derivan de interacciones a escala atómica en las zonas de contacto entre las capas. En definitiva, esta superred elaborada después de años de experimentos e intentos fallidos, está compuesta por una especie de estructura con dimensiones nano. La fusión de ambos materiales dota a la nanosuperred de capacidades sorprendentes, y ha despertado el interés de muchos, ya que está generando una revolución en el área nanotecnológica.

El PbTiO₃ y el SrTiO₃ son dos óxidos bien conocidos y bien caracterizados. Uno presenta una inestabilidad estructural ferroeléctrica y,  el otro, inestabilidad estructural no polar. En un estudio teórico realizado en Lieja, usando sofisticadas técnicas de simulación, se predijo que, si estos materiales se combinasen en una superred, ocurriría un acoplamiento inusual y sorprendente entre los dos tipos de inestabilidades, que es lo que provoca la llamada ferroelectricidad impropia.

La ferroelectrónica tiene muchas aplicaciones, desde las memorias informáticas no volátiles avanzadas a las máquinas microelectromecánicas o los detectores de infrarrojos. La ferroelectricidad impropia es un tipo de ferroelectricidad que se produce raras veces en materiales naturales y cuyos efectos suelen ser demasiado pequeños para poder aprovecharse.

Un estudio experimental paralelo realizado en Ginebra confirmó el carácter ferroeléctrico impropio en este tipo de superred y encontró indicios de una nueva propiedad excepcionalmente útil: la dieléctrica. Se trata de la capacidad de poseer una temperatura muy alta y, simultáneamente, ser independiente de la temperatura, dos características que suelen excluirse mutuamente, pero que en este caso se reúnen por primera vez en un mismo material.

(more…)

Intel ha anunciado el desarrollo experimental de un nuevo chip para ordenadores creado con tecnología de 45nm (ligeramente superior a la tecnología de 32 nm) pero que integra más de 4 procesadores y que es escalable. El nuevo chip bautizado por sus bunnymen como el ";single-chip cloud computer", contará con la tecnología de integración que se usa para enlazar diferentes servidores a lo largo del mundo. Intel cuenta con planes para elaborar un mínimo de cien chips experimentales para distribuirlos a docenas de colaboradores del sector y a universidades de todo el mundo, con el objetivo de desarrollar nuevas aplicaciones de software y modelos de programación para este tipo de procesadores multi-core/many-core.

Gracias a la arquitectura de este chip del futuro, se permitirá un considerable ahorro de consumo eléctrico, de espacio físico y de tiempo de proceso. Y lo más fabuloso es que los múltiples núcleos (48 núcleos en un principio con puerta de transistor basada en metal potásico "high-k") caben en una oblea del tamaño actual de los chips de silicio de 45 nanomilímetros.

El ahorro de energía, multiplicado por la reducción de máquinas empleadas y su tamaño físico, exigirá dimensionar de nuevo los centros de hosting, algo que a largo plazo agradecerá la Naturaleza. Esta red de alta velocidad «inside» del chip, funcionará con una extraordinaria eficiencia energética a tan sólo 25 vatios en modo de inactividad, o 125 vatios cuando funcionen a máximo rendimiento (lo que implica un consumo parecido al de los procesadores actuales y equivale al gasto de dos bombillas).

Vea un video de presentación en: http://www.youtube.com/watch?v=L_cXi7uyJU4&feature=player_embedded

Por Eva Vicente Morales

Los nanomateriales conjugados son uno de los grupos de materiales en los que han centrado la investigación. Han sido ampliamente adoptados como componentes activos en diversos dispositivos optoelectrónicos, como diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs), transistores de película delgada, y materiales para la conversión de energía solar. Su optimización depende de la capacidad para realizar el ajuste fino del movimiento de los electrones en la interfaz entre el electrodo y el material orgánico, así como el modo en que "viajan" por el material. La identificación cuantitativa de las propiedades de la superficie con elevado grado de precisión es crucial para alcanzar ese objetivo.

Los investigadores del CNR de Bolonia con los que colabora Liscio, están realizando pruebas sobre plásticos con características estructurales bien conocidas, como los polímeros de poliisocianopéptido, como armazón sobre el que pueden disponerse miles de moléculas que aceptan electrones, entre ellos un grupo de moléculas orgánicas conocidas como perileno-bis(dicarboximidas), y el resultado obtenido es que pueden producir cientos de hilos de longitud nanométrica, capaces de absorber luz. Utilizando el KPFM para visualizar directamente la actividad fotovoltaica de los nanohilos, les ha permitido obtener nuevos datos de cómo podrían fabricarse células solares basados en estos materiales plásticos (materiales fotovoltaicos orgánicos), que pueden reducir considerablemente los costes de la energía solar renovable y conseguir que sea comercialmente viable.

Esta figura muestra la combinación de conjuntos orgánicos donor-aceptor. Las imágenes de KPFM registradas (c) en la oscuridad y (d) bajo iluminación representan la variación del potencial en la superficie de la muestra debido a la luz.

Esta investigación se enmarca dentro del proyecto colaborativo SUPRAMATES, y cuenta con el apoyo de la Fundación Europea para la Ciencia (ESF),  a través del programa SONS 2 (Self-Organised NanoStructures, nanoestructuras auto-organizadas) de EUROCORES.

Por Eva Vicente Morales

El físico Andrea Liscio, del Instituto de Síntesis Orgánica y Fotoreactividad del Consejo Nacional de Investigación, en Bolonia (Italia), ha presentado sus trabajos en el simposio de primavera de E-MRS (European Material Research Society) celebrado en Estrasburgo (Francia). En dicho trabajo se explica una nueva técnica analítica basada en un microscopio de fuerza atómica con el que poder analizar materiales y representar sus propiedades eléctricas con detalle nanoscópico. La técnica utilizada y denominada  "Kelvin Probe Force Microscopy" (KPFM), ha demostrado ser de enorme interés en el estudio tanto de muestras conductoras como de semiconductoras, así como capas delgadas de óxido y de un modo no-invasivo.

Gracias a este hecho se ayudará a los tecnólogos a desarrollar dispositivos electrónicos eficientes y de bajo coste fabricados en plástico, como células solares de plástico o de nuevos tipos de transistores.

Para ello, él y sus colegas están utilizando la microscopía de fuerzas de sonda Kelvin (KPFM), que es una extensión de la microscopía de fuerza atómica (AFM). Un AFM estándar cuenta con una sonda muy aguda (con una sección de solo unos pocos átomos) que barre una superficie y que determinan las fuerzas entre la sonda y la superficie siguiendo la topografía de la misma. El movimiento de la sonda se recoge mediante un láser altamente enfocado conectado a un ordenador.

El sistema KPFM amplía el rendimiendo de un microscopio de fuerza atómica clásico, aplicando un potencial eléctrico a la sonda, lo que permite medir las propiedades electrónicas de la superficie a medir, además de su topografía. Una de las propiedades que se ha revelado es la función de trabajo de la superficie, que está ligada a la actividad catalítica, la resistencia a la corrosión del material.

Liscio comenta que han estudiado una amplia gama de muestras y estructuras con tamaños que van desde varias micras a unos pocos nanómetros, y que los resultados indican que operando el KPFM a elevadas frecuencias es posible visualizar diferentes comportamientos eléctricos en las muestras con nanoestructura.

Por Enrique Saiz Cascajares

En los últimos años se ha suscitado un especial interés en semiconductores a escala nanométrica, en especial, en los sulfuros de los metales de transición, semiconductores que tienen aplicaciones como: sensores, filtros ópticos, celdas solares, sistemas fotocatalíticos, entre otras.

Los nanocristales semiconductores son interesantes debido a que sus propiedades electromagnéticas presentan una estrecha dependencia con el tamaño de partícula y la morfología de la misma.

Entre los semiconductores que es posible crecer se encuentran el CdS, CdSe, CdTe, ZnS y ZnSe. De entre todos ellos es el ZnS es uno de los más utilizados en dispositivos ópticos debido a su alto índice de refracción y alta transmisión en el rango del visible, además de que su uso representa un menor impacto ambiental.

Existen distintas rutas para la síntesis de estas nanopartículas semiconductoras, siendo las más utilizadas: la evaporación térmica, solvotermal, y microondas. Cada una de ellas tiene sus propias características:

• La evaporación térmica consiste en el calentamiento hasta la evaporación del material que se pretende depositar. Se lleva a cabo en una cámara de vacío en la que se condensa el vapor sobre una lámina fría requiriendo en todo momento un control preciso de las condiciones de crecimiento para no producir una modificación de la morfología de la capa depositada.
• La síntesis solvotermal es una técnica en la cual la reacción ocurre en un recipiente a presión, en la que los solventes se calientan a alta temperatura, sin embargo los tiempos de reacción son largos.

• La técnica de irradiación con microondas produce nanopartículas con una muy baja dispersión de tamaño, aunque aún se requiere un control preciso en el tamaño y morfología como en las otras técnicas.

(more…)

En el post anterior os hablaba del desarrollo de fibras para la fabricación de tejidos capaces de cambiar de color. Pues bien, este post va dirigido a aquellos que se quedaron con las ganas de saber algo más sobre este interesante material.

El principio detrás de las propiedades de estas fibras es el mismo que el que rige los cristales fotónicos, de los que ya se ha hablado en este mismo blog. En este caso, se trata de cristales fotónicos unidimensionales, formados por capas alternantes de un polímero de bajo índice de refracción (PES o PEI) y un vidrio de alto índice como el que se obtiene del As₂Se₃, el As₂S₃, u otros compuestos del As, Ge, Se, S y Te.

Como ya se comentó en el post sobre cristales fotónicos, esta ordenación da lugar a la aparición en el material de un gap fotónico, un intervalo de longitudes de onda que no pueden transmitirse por el interior del material, y que por tanto se ven reflejadas prácticamente en su totalidad. Como la longitud de onda en la que se centra el gap fotónico depende del periodo con el que se van intercalando las capas de cada material, así como de su grosor, es posible diseñar fibras que reflejen principalmente una pequeña región del espectro visible, haciendo que adquieran un color muy definido.

Ahora bien, para que el gap fotónico de estas estructuras esté dentro de la región visible es necesario que el grosor de cada capa no supere algunos cientos de nanómetros. Igualmente, para poder usar las fibras en la industria textil, éstas no pueden tener un grosor total mayor que el de unos cientos de micras. ¿Cómo hacen Fink y sus colaboradores para fabricarlas? El proceso es fácil de entender, aunque no necesariamente de aplicar: se dispone inicialmente de una lámina de un cierto grosor del polímero, que se va recubriendo por evaporación con el vidrio del material adecuado. A medida que va saliendo la lámina recubierta se va enrollando sobre sí misma para formar un cilindro, de forma que el número de capas concéntricas que se obtienen depende del número vueltas que se le dé.

Este arrollamiento tiene un grosor varios centímetros, muy por encima del adecuado. Para reducirlo a su tamaño correcto se introduce todo el rollo en una máquina que calienta uno de los extremos a la vez que tira de él, de forma que el cilindro va estirándose y haciéndose cada vez más fino. Este proceso mantiene la estructura de capas inicial, reduciendo su grosor de forma proporcionada. Así, basta con controlar el grosor total de toda la fibra para tener un control bastante preciso del grosor de cada capa. Esto es posible gracias al carácter amorfo de los materiales que componen la fibra, y a que en su mayor parte está hecha de plástico.

Queda aun por ver el mecanismo para conseguir el cambio de color de las fibras tejidas en la ropa, así como el que cumplan con todos los requisitos necesarios para ser incorporadas en los tejidos convencionales, ya que no basta con que sean muy flexibles, además deben poderse lavar, y, ante todo, hay que asegurarse de que no sean tóxicas, ya que como hemos visto, algunos de los materiales usados son compuestos del arsénico, que es una sustancia muy venenosa.

Enlaces de interés y referencias:

Más información sobre las fibras reflectantes:
http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/36206/76904368.pdf?sequence=1

Para ampliar sobre cristales fotónicos:
http://es.wikipedia.org/wiki/Cristal_fot%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Fibra_de_cristal_fot%C3%B3nico

A menudo se ha hablado en este blog sobre algunas de las interesantes aplicaciones de la nanotecnología en campos tan diversos como la construcción, con la fabricación de nuevos materiales "autolimpiables" a base de nanopartículas de TiO₂; la electrónica, con la aparición de la tinta y el papel electrónicos; la medicina y la farmacéutica, con la producción de medicamentos específicamente dirigidos a una región muy concreta del cuerpo, donde liberan el principio activo; o la industria energética, con la fabricación de células solares de alto rendimiento. Sin embargo, existen otros usos para los productos derivados de la nanotecnología, que no por ser menos mencionado son menos interesantes. Estamos hablando de la moda, y, en general, la industria textil.Tal vez os preguntéis cómo es posible que dos cosas tan aparentemente alejadas una de otra puedan encontrar un punto en común. Sin embargo, pensemos por un momento en una típica imagen futurista: gente vestida con simples camisetas cuyos motivos pictóricos cambian con una orden del dueño, que pasan del rojo al verde o al amarillo en función del estado de ánimo de quien las lleva. Pues bien, esto, que parece producto de una mente demasiado fantasiosa, podría ser posible gracias a la nanotecnología (salvando las distancias, por supuesto).

Un ejemplo lo encontramos en las fibras desarrolladas por un grupo de investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology), dirigido por el profesor Yoel Fink. Este grupo ha conseguido combinar finas capas concéntricas de plástico y vidrio para formar un hilo capaz de reflejar la mayor parte de la luz que incide sobre él en un determinado rango de longitudes de onda. En función del grosor de las capas puede conseguirse que se refleje una u otra longitud de onda, es decir un determinado color.Una de las grandes ventajas de estas fibras, que las ha hecho tan interesantes para la industria textil, es su gran flexibilidad, que permitiría que pudieran ser tejidas para fabricar prendas de vestir. Una vez incorporadas a la prenda, sería posible, en principio, cambiar el rango de longitudes de onda reflejadas y obtener así un color diferente en la prenda, bien cambiando el grosor de las capas, bien modificando el índice de refracción de alguno de los materiales.

Fink y sus colaboradores no son los únicos que han conseguido avances en este sentido. Siguiendo una aproximación totalmente diferente al problema, Sotzing ha conseguido crear fibras de gran flexibilidad a partir de polímeros electrocrómicos (capaces de cambiar su color al aplicarles una diferencia de potencial). Usando una pequeña batería y un interruptor sería posible obtener diferentes colores en una prenda hecha con estas fibras.

Por el momento habrá que esperar a un mayor desarrollo y mejora de estos nuevos materiales antes de verlos circulando en la industria de la moda, sin embargo, las fibras del grupo de Fink ya han encontrado una aplicación directa en la fabricación de uniformes militares. La idea consiste en coser en los uniformes unos "códigos de barras" tejidos con estas fibras. Fabricando las fibras de manera que reflejen específicamente una región de longitudes de onda en el infrarrojo, permitirían a los soldados distinguir amigos de enemigos en situaciones de mala visibilidad, como combates nocturnos o entre densas capas de humo o niebla.

Referencias y enlaces de interés

Fibras a base de polímeros electrocrómicos:
http://news.nationalgeographic.com/news/2006/04/0411_060411_thread_color.html

Vídeo de ropa cambiando de color:
http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/recursos_docentes/

Imagen tomada de:
http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/36206/76904368.pdf?sequence=1

Por Victor Diñeiro Somolinos

Ingenieros de la Universidad de Princeton han creado un metamaterial semiconductor. Son materiales artificiales que presentan propiedades electromagnéticas inusuales. Se diferencian de otros materiales en que son capaces de reflectar la luz en sentido contrario al que éstos lo hacen de forma natural.

Los metamateriales conocidos hasta ahora se obtenían en 2 dimensiones, lo que limitaba sus propiedades, pero los nuevos se han obtenido en 3 dimensiones. Los semiconductores que forman este metamaterial están hechos a partir de sólidos cristalinos y mediante técnicas sencillas y baratas.  Su fabriación se realiza de manera muy minuciosa a escalas muy pequeñas que modifican sus propiedades colectivas. Esto posibilita que con los metamateriales se pueda manipular la luz de una manera impensable para otros.

Las propiedades de los metamateriales se debe a su estructura y no a su composición, son materiales en los que sus propiedades físicas son distintas a las de los compuestos que lo forman. Con las propiedades de los metamateriales, se podrían llevar a cabo numerosos avances en muchos campos como la alta velocidad, la medicina,  seguridad militar o fabricación de microscopios y telescopios más avanzados. También, con ellos se podría fabricar lentes planas que permitan enfocar luz en áreas muy pequeñas (más pequeña que la longitud de onda de la luz).

Una de las propiedades más llamativas es el índice de refracción negativo. Las ondas electromagnéticas sufren refracción cuando pasan de un medio a otro (ocurre al introducir un tenedor en un recipiente de agua). La mayoría de los materiales tienen un índice de refracción positivo. Para entender cual es la influencia de este cambio de signo podemos pensar lo que ocurriría con el tenedor al sumergirlo en un recipiente que contuviese un metamaterial. En esa situación, se doblaría hacia la superficie y no hacia en fondo, como sucede habitualmente.

El índice de refracción positivo, requiere uso de lentes curvas que distorsionan la luz, pero en el caso de metamateriales, al tener un índice de refracción negativo, se compensaría esta disfunción y se conseguirían, por ejemplo, microscopios más potentes. Además este signo del índice de refracción mejoraría el rendimiento de las antenas reduciendo interferencias y permite invertir el efecto Doppler . Este fenómeno es utilizado en los radares policiales para determinar la velocidad de los vehículos. Si se utilizasen metamateriales la frecuencia de onda decrecería a medida que se acerca el objeto, a la inversa de lo que sucede en nuestra vida cotidiana.

Estos dispositivos pueden fabricarse mediante técnicas basadas en la nanotecnología, y también, con otras basadas enl a microtecnologia. En la industria se necesitan metamateriales del orden de nanómetros a micras. Por ejemplo para aplicaciones ópticas se necesitan dispositivos de tamaños nanométricos a micrométros. Mientras que en el sector de las telecomunicaciones, los tamaños empleados varían desde micras a milímetros.

Por otra parte, el uso de metamateriales sería la base para conseguir objetos invisibles. Actualmente se están realizando estudios para una posible aplicación militar que supondría camuflar aviones o tanques, pero de momento estamos lejos de llegar a ese punto, pues los metamateriales son frágiles y fabricarlos a gran escala es un desafío para el que se necesita mucha investigación.

Simulación de un coche invisible

Links de interés:

http://www.ecuadorciencia.org/blog.asp?id=3165

http://singularidad.wordpress.com/2007/01/26/el-mundo-visto-a-traves-de-un-metamaterial/

http://ounae.com/escudo-de-invisibilidad-que-usa-metamateriales/