«Tinta invisible» que no es un juguete
El campo de la óptica está basado en la manipulación de radiación electromagnética, es decir, de luz de distintas frecuencias y longitudes de onda. El desarrollo en años recientes de los metamateriales ha creado una nueva clase de materiales compuestos estructurados artificialmente y dotados de propiedades electromagnéticas inauditas. Estas propiedades son consecuencia principalmente de la inserción de heterogeneidades artificiales de dimensiones menores a la longitud de onda de interés (nanómetros, en el caso de la luz visible). Dichas estructuras entran en resonancia —oscilación sincrónica— con la frecuencia natural del material, dando como resultado oscilaciones de gran amplitud. Un grupo de científicos inició con financiación de la UE el proyecto «Self-organized nanomaterials for tailored optical and electrical properties» (Nanogold) con el objetivo de diseñar materiales con alta probabilidad de tener índice de refracción negativo. Los investigadores identificaron unas nanopartículas metálicas fáciles de conseguir y capaces de autoensamblarse en metaátomos de geometría bien definida para formar materiales compuestos. Las nanopartículas metálicas se introdujeron en moléculas de cristal líquido capaces de autoorganizarse. Para controlar la estructura se usaron fuentes externas de temperatura, campo eléctrico y luz para provocar la resonancia colectiva de las nanoinclusiones. Los científicos luego desarrollaron métodos de cristalografía de baja resolución para determinar las nanoestructuras de los materiales autoensamblados. Nanogold usó un proceso ascendente de fabricación de metamateriales para desarrollar un material para un dispositivo de captación de imágenes cuya resolución supera en muchos órdenes de magnitud a la de los microscopios convencionales. Los científicos también desarrollaron materiales que ocultan objetos a la mirada y otros que absorben completamente la luz en un rango amplio de frecuencias. Estos últimos permiten convertir la luz absorbida en energía que podría usarse en aplicaciones nanocatalíticas o termofotovoltaicas. Todos estos avances se lograron usando una tinta fácil y económica de fabricar en grandes cantidades y de aplicar sobre cualquier clase de objetos. A largo plazo, la existencia de materiales que puedan procesarse a temperatura ambiente podría permitir la fabricación de esta tinta usando la cadena de producción establecida para los plásticos, la cual incluye el moldeado por inyección y el estampado en caliente. El uso de la resonancia y la interferencia mediante nanoestructuras periódicas para modular propiedades electromagnéticas ha permitido a los científicos de Nanogold crear en volumen metamateriales ópticos cuyas frecuencias de funcionamiento les permitirían formar parte de aplicaciones fotónicas innovadoras. El documento «The building blocks of metamaterials» («Las piezas que forman los metamateriales») está disponible en la página web del proyecto: http://nanogold.epfl.ch.
