Metamateriales alexander gacha aguilar 200662






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títuloMetamateriales alexander gacha aguilar 200662
fecha de publicación14.06.2015
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Metamateriales





Metamateriales
ALEXANDER GACHA AGUILAR 200662
Facultad de ingeniería
Fundamentos de electricidad y magnetismo


Resumen



Los metamateriales son materiales artificiales electromagnéticos con propiedades que no se podían encontrar en la naturaleza. Su desarrollo está desempeñando un papel fundamental en muchas aplicaciones como en la fabricación de capas de invisibilidad hasta mejoras sustanciales en la microscopia para desarrollo de componentes electrónicos en el futuro, la investigación de estos metamateriales planea crear estructuras cada vez más sencillas con un rango de ondas electromagnéticas mas grande para aplicar el principio de refracción negativa fundamento base para estos tipo materiales.
Palabras claves: refracción, plasmón, dieléctrico, onda electromagnética, nanocable.

Abstract

The metamateriales are artificial electromagnetic materials with properties that they could not find in the nature. His development is playing a role fundamentally in many applications as in the manufacture of caps of invisibility up to substantial improvements in the microscopy for development of electronic components in the future, the investigation of these metamateriales glides to create structures increasingly simple with a range of electromagnetic waves big mas to apply the beginning of negative refraction foundation bases for these type materials.
Keywords: refraction, plasmons, dielectric, electromagnetic wave, nanowire.


Introducción
A través de la historia, una posible propiedad de la materia tan fantástica, que solo asimilábamos en las películas de ciencia ficción, por ser incompatible a lo que hasta el momento nos brindaba la ciencia, ahora es una realidad. Los científicos crearon un material que no existía en la naturaleza, un material invisible.

Cuando la luz (onda electromagnética) choca contra algún objeto las estructura subatómica determina que se ve, todo depende de como la luz interactué con los átomos, la manipulación de estos átomos da la posibilidad de cambiar la manera de cómo nosotros vemos el mundo. La creación por parte de los científicos de materiales artificiales, metamateriales, capaces de desviar las ondas electromagnéticas alrededor de si mismo permite que las cosas puedan ser invisibles, esta propiedad en los materiales podría generar muchas aplicaciones desde microscopios hasta inteligencia militar.

Aunque esta creación aun esta en desarrollo, permite generar muchas expectativas frente a lo que puede representar tal propiedad.

Metamateriales
Un metamaterial es un material artificial que en determinado rango de frecuencias, presenta propiedades electromagnéticas diferentes, propiedades que se originan principalmente de la estructura diseñada y no de su composición, es decir, son distintas a las de sus constituyentes.

Lo que hace tan especial a los metamateriales es la posibilidad de curvar las ondas electromagnéticas. Es por esto que constituyen la vía que mejores resultados está dando en el camino hacia dispositivos capaces de hacer invisible a un objeto o a una persona.

Esta propiedad que pueden tener los metamateriales a través de su estructura tridimensional, es que la luz presenta un índice negativo de refracción al entrar en el material. En otras palabras, este material curva la luz en la dirección contraria respecto a lo que normalmente debiera suceder, con independencia del ángulo de incidencia.
Para que las propiedades funcionen en frecuencias del orden de las ondas electromagnéticas, los componentes de un metamaterial deberían ser más pequeños que la longitud de onda de la radiación electromagnética con la que interactúa. Esto debido a que la luz es reflejada cuando la frecuencia es inferior porque los electrones en el metal apantallan el campo eléctrico incidente, en el caso contrario los electrones del metal no pueden responder tan rápidamente para poder apantallar el campo.

Los primeros pasos que se dieron en la fabricación de un metamaterial era la formación de estructuras apiladas de capas en forma de circuitos de materiales conductores y no conductores en parejas alternadas, generando así una oposición junto a la del campo magnético de la luz. Estos materiales vienen conectados por nano cables compuestos en su interior por óxido de aluminio poroso.

La geometría en que los nanocables, son paralelos y equidistantes entre sí, responden sólo al campo eléctrico en las ondas de luz. El campo magnético, que oscila en un ángulo perpendicular al campo eléctrico en una onda de luz, omite a los nanocables, lo cual ahorra energía.
En la actualidad, la nueva versión del metamaterial se compone de una sola capa de plata impregnada superficialmente con plasmones.

Cuando la onda electromagnética de la luz choca contra los electrones que se encuentran en la superficie del metal, se generan ondas que se llaman plasmones de superficie. Estas ondas se emparejan a las ondas de electrones en la interface entre un metal y el dieléctrico (como el aire).

Índice de refracción negativo

El índice de refracción es una medida de cuánto se tuercen las ondas electromagnéticas al pasar de un medio a otro.

una forma comun de explicar este fenomeno de refracccion negativa es con un caso comun que todos conocemos, cuando uno introduce por ejemplo un lapiz en un vaso de agua, da la ilusión óptica de que el lapiz se hubiesse quebrado pero en la misma direccion en que se metio, esto debedio a el indice de refraccion positivo del agua, en el caso de un metamaterial en el que el indice de refraccion es negativo el lapiz parecera que se quiebra pero hacia el lado contrario. O para dar otro ejemplo, un pez que este nadando bajo el agua parecería en cambio estar nadando en el aire por encima de la superficie del agua.
434px-refracción_negativa.svg.png

Aplicaciones
Las aplicaciones resultado de las propiedades de los metamateriales pueden ser muy diversas. Por ejemplo la posibilidad de un enfoque correcto de la luz reflejada por un objeto en la parte posterior del ojo. El metamaterial debe estar en la capacidad de enfocar la luz proveniente desde muchos ángulos sin importar la polarización que esta tenga.
Los lentes corrientes necesitaban un índice de refracción positivo por lo cual son curvos, como en el caso de los telescopios o de los microscopios.

Los metamateriales brindan la posibilidad de que estos lentes sean planos y puedan mejorar en un grado importante sus alcances para el caso de los microscopios.
La fabricación de superlentes, capa de invisibilidad, y la síntesis de materiales que mejoren la recolección de la luz en células solares.
Por el alto rango de ondas que puede alcanzar y teniendo en cuenta que es mas facial manejar longitudes de onda grandes, una de las propiedad que mas interés genera es su uso en asuntos de seguridad nacional, puesto que también se puede presentar como una capa de invisibilidad para emisión de radio y por tanto imperceptible para los radares.

Conclusiones



  • Los metamateriales pueden representar un cambio importante en las aplicaciones ópticas desde lo microscópico hasta lo macroscópico

  • La posibilidad de fabricar una capa de invisibilidad puede establecerse como una herramienta de interés en asuntos de seguridad o amenaza para la nación.

  • Puede representar un fuerte cambio para la percepción visual de las personas, frente a lo que se puede ver o no.


Referencias



  • http://universoalavista.blogspot.com/2010/04/un-equipo-liderado-por-caltech-disena.html



  • http://www.universia.es/portada/actualidad/noticia_actualidad.jsp?noticia=87480




  • http://www.plataformasinc.es/index.php/Noticias/Desarrollo-de-metamateriales-para-antenas-de-telecomunicacion




  • http://es.wikipedia.org/wiki/Metamateriales




  • http://books.google.com.co/books?id=cEFZ7LImSpQC&pg=PA151&dq=metamateriales&cd=4#v=onepage&q=metamateriales&f=false.




  • http://www.solociencia.com/ingenieria/06021119.htm


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