Nueva técnica para detectar capas de invisibilidad

Las capas de invisibilidad se han convertido en uno de los avances más destacados entre la amplia gama de aplicaciones en el campo de los metamateriales. Hasta ahora, la mayor parte de los esfuerzos en la ciencia de la invisibilidad se han dedicado a conseguir diseños de capas realizables en la práctica y a mejorar la eficacia de estos dispositivos. Sin embargo, se ha prestado poca atención al lado opuesto de la tecnología: el desarrollo de técnicas más eficaces para la detección de esos dispositivos de invisibilidad.

Y es aquí donde se centra un nuevo estudio, que hará repensar el diseño de estas capas, ya que facilitará significativamente su detección. Y todo gracias a la tomografía de difracción.

Un equipo integrado, entre otros, por Carlos García Meca, Director de Investigación de la empresa DAS Photonics, y Francisco J. Díaz-Fernández, del Centro de Tecnología de Nanofotónica (NTC) en la Universidad Politécnica de Valencia en España, promete revolucionar el diseño de las llamadas capas de invisibilidad. Con su propuesta, estas capas ya no serán tan invisibles. Y la clave es aparentemente sencilla: aplicar técnicas de tomografía de difracción para la detección de estos dispositivos.

Sobre las aplicaciones de la propuesta surgida de los laboratorios del NTC, el equipo de investigadores valencianos destaca que abarcaría múltiples campos. “Uno de ellos sería la capacidad de asegurar el uso propio del espectro electromagnético para permitir la detección de la presencia de agentes hostiles, a pesar del empleo de contramedidas por parte de estos para evitarlo. Pensemos por ejemplo en un soldado que utiliza una capa de invisibilidad para ocultar un pequeño puesto de observación y pasar desapercibido ante los métodos de detección estándar. La técnica que hemos desarrollado posibilitaría su identificación”, explica Carlos García Meca.

Mucha más información gracias a la tomografía

Hasta el momento, la evaluación de las prestaciones de las capas de invisibilidad se basa exclusivamente en sumar toda la energía que reemite la capa cuando es iluminada. “Lo que se hace es estimar toda esa energía reemitida en todas las direcciones posibles, de modo que el valor resultante determina las prestaciones de la capa. Si el número es muy bajo, la capa se considera muy buena; si reemite mucho, no hace invisible al objeto que se quiere ocultar”, explica Fran Díaz, investigador del Centro de Tecnología Nanofotónica de la UPV.

La propuesta presentada en su estudio por el equipo del NTC y DAS Photonics permite tener mucha más información sobre las capas. La tomografía desgrana las propiedades ópticas de la zona analizada. Utilizando diferentes ángulos de iluminación, esta técnica procesa de forma inteligente información ignorada hasta el momento (fase y distribución del campo dispersado), obteniendo así un mapa del índice de refracción del objeto.

“De esta forma, conseguimos una drástica mejora de la sensibilidad de detección, e incluso podemos obtener imágenes de las capas de invisibilidad, con su tamaño y forma. Todo ello hace que las capas sean más fácilmente detectables. Por ello, con esta técnica, las capas de invisibilidad ya no son tan invisibles”, incide Fran Díaz.

Según destacan los investigadores valencianos, este método podría extenderse también para la detección de capas de invisibilidad acústica.

Miembros del equipo de investigación. (Foto: Vicente Lara Saez / AC UPV)

Más aplicaciones en la guerra electrónica e imagen biomédica

Dado que la tomografía de difracción representa un test mucho más exigente para la evaluación del rendimiento de las capas de invisibilidad, esta nueva técnica de detección podría sentar las bases de un nuevo estándar de diseño y caracterización para este tipo de dispositivos.

Además, este nuevo hallazgo abre un abanico de beneficios potenciales en una variedad de campos, desde avances fundamentales en la ciencia de la invisibilidad, hasta aplicaciones tecnológicas en el ámbito de la inteligencia de señales y la guerra electrónica, e incluso en el campo de la imagen biomédica. En este sentido, el estudio realizado por los investigadores de DAS Photonics y la UPV sugiere que las capas de invisibilidad basadas en la llamada “cancelación de la dispersión” podrían aplicarse para mejorar la resolución de las técnicas tomográficas cuando se persigue obtener imágenes de agrupaciones de pequeñas partículas.

El estudio se titula “Imaging Cloaked Objects: Diffraction Tomography of Realistic Invisibility Devices”. Y se ha publicado en la revista académica Laser & Photonics Reviews, donde ha sido seleccionado además para la portada interna de la revista. (Fuente: UPV)