Nueva clase de metamateriales para asombrosas aplicaciones ópticas

Las tecnologías ópticas actuales están limitadas debido a que, para lograr un control eficaz de la luz, los componentes no pueden ser más pequeños que el tamaño de las longitudes de onda de la luz.

Sin embargo, es posible diseñar metamateriales que sean capaces de guiar y controlar la luz en todas las escalas, incluyendo la nanométrica. Los metamateriales son materiales exóticos creados artificialmente y a los que se les puede dotar de propiedades no presentes en los materiales naturales, incluyendo ciertas propiedades ópticas que prometen revolucionar muchas áreas tecnológicas cuando se logren diseños lo bastante operativos. Entre las proezas ópticas al alcance de estos materiales, destacan la de volver invisible a un objeto, y la de conseguir microscopios con los que ver detalles más pequeños que las propias longitudes de onda de la luz.

El equipo de Alexandra Boltasseva, ingeniera electrónica en la Universidad Purdue en West Lafayette, Indiana, Estados Unidos, ha dado un paso crucial para superar un obstáculo importante en el desarrollo de materiales comercialmente viables que sean capaces de permitir algunas de esas proezas, o de hacer posibles otras mejoras espectaculares, en campos como por ejemplo el de la microscopia, el de los paneles solares, o el de la computación cuántica.

Boltasseva y sus colaboradoras han ideado un modo para crear metamateriales de ciertas clases sin tener que recurrir a la composición tradicional basada en el oro o la plata, la única que era viable hasta ahora pero que adolecía de muchos inconvenientes, entre ellos, por supuesto, el alto costo de esos materiales.


El cambio clave en la composición pasa por el uso de óxido de zinc dopado con aluminio.

La lista de posibles aplicaciones para los metamateriales basados en esta nueva composición incluye hiperlentes que podrían hacer a los microscopios ópticos 10 veces más potentes (y capaces de ver objetos tan pequeños como el ADN), sensores avanzados, sistemas más eficientes para capturar luz solar destinada a la generación de electricidad, computación cuántica y dispositivos de invisibilidad.

En el trabajo de desarrollo de esta nueva clase de metamateriales también han participado Gururaj V. Naik, Jingjing Liu, Alexander V. Kildishev y Vladimir M. Shalaev. Éste último dirige el departamento de nanofotónica en el Centro Birck de Nanotecnología, dependiente de la Universidad Purdue, y es además consejero científico del Centro Cuántico Ruso.