Manipulación antinatural de la luz
Las propiedades únicas de los metamateriales se deben a su periodicidad estructural a escalas mucho menores que la longitud de onda de la luz que se propaga por ellos. Actualmente, las aplicaciones para microondas (longitudes de onda de la escala de uno a 100 centímetros) se encuentran en fase previa a la comercialización. La realización de dispositivos en el rango visible (estructuras en la escala de los nanómetros), como las capas de invisibilidad, representan un desafío importante de fabricación. Por primera vez, un grupo de científicos dedicados a la nanoquímica financiado por la Unión Europea aunó sus esfuerzos para llevar a cabo el proyecto «Nanochemistry and self-assembly routes to metamaterials for visible light» (METACHEM) , cuyo objetivo fue proporcionar una alternativa de fabricación sencilla y de bajo coste frente a la nanolitografía. También dedicaron mucho esfuerzo a desarrollar los métodos de medición necesarios para demostrar la validez del concepto. El equipo diseñó y sintetizó nanopartículas a medida como nanorresonadores plasmónicos ópticos, que son estructuras basadas en plasmones superficiales en las que se aprovechan las oscilaciones ligadas coherentes de electrones y luz que tienen lugar en una superficie metálica. Estas se organizaron mediante autoensamblaje en forma de redes densas bidimensionales o tridimensionales altamente estructuradas. Aprovechar a fondo los metamateriales plasmónicos ha sido difícil debido a las pérdidas. Los científicos abordaron esta cuestión de la forma convencional, utilizando medios con ganancia activa que compensasen las pérdidas. Se propusieron distintas aplicaciones, que incluían sensores avanzados, nanorreactores plasmónicos y metamateriales con índices de refracción que no se observan en la naturaleza. El conocimiento y los resultados del proyecto se divulgaron mediante un sitio web del proyecto, un taller de formación, la participación en congresos internacionales y varios prospectos. El proyecto también organizó y participó en el Congreso internacional sobre metamateriales 2013, así como en un curso doctoral complementario. METACHEM ha proporcionado un gran impulso a la explotación de metamateriales plasmónicos. Los científicos demostraron que los metamateriales se pueden fabricar mediante métodos de autoensamblaje económicos desde los elementos básicos. Con el aumento de la eficiencia mediante la compensación de las pérdidas, el equipo sorteó uno de los obstáculos más importantes para lograr aplicaciones reales. Finalmente, los avances resaltaron sus posibilidades como componentes de sensores, reactores nanoquímicos, nuevos dispositivos electromagnéticos y mucho más, lo cual abre las puertas a vías de investigación nuevas y apasionantes.
Palabras clave
Metamateriales, visible, fabricación, autoensamblaje, nanolitografía, plasmónico, pérdidas, ganancia activa
