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» » » Capturar y liberar ondas electromagnéticas dentro de un metamaterial

Referencia: MIT.Technology.Review, 11 abril 2013
Physics arXiv Blog, vía Phys.org .

Nadie ha sido capaz de atrapar ondas electromagnéticas dentro de un metamaterial y luego liberarlas de nuevo. Hasta ahora.


La capacidad de frenar y atrapar las ondas electromagnéticas se ha convertido en un tema candente en la física desde el momento que fue observada por primera vez en la década de 1990. La capacidad de atrapar las ondas electromagnéticas tiene importantes aplicaciones en áreas como el almacenamiento de información, la detección y en la óptica cuántica.

Pero el campo no ha progresado tan rápidamente como muchos esperaban. Esto es debido en gran parte a la complejidad de la configuración experimental y la dificultad de liberar las ondas con sus propiedades originales después de ser atrapadas.

Hoy en día, Toshihiro Nakanishi, y colegas de la Universidad de Kyoto en Japón, han ideado un nuevo enfoque a este problema que, tiene el potencial de traer una rutina de almacenaje y de liberación de las ondas electromagnéticas más cercana a la realidad.

La retención convencional de la luz se basa en átomos, como el cesio y el rubidio, que tienen combinaciones especiales de los estados fundamental y excitado. Estos átomos absorben una frecuencia específica. Sin embargo, con un láser llamado sonda, los cambiamos a otra frecuencia que excita los átomos, y entonces la luz puede pasar a su través.

Este fenómeno se llama transparencia inducida electromagnética. La captura se produce al desconectar la sonda láser mientras la luz pasa a través de una nube de esos átomos. De esta manera la luz queda atrapada.

Pero hay otra forma de lograr este tipo de trampas, dice Nakanishi y compañía. En lugar de una nube de átomos, estos chicos han creado un metamaterial que hace ese mismo trabajo.

Los metamateriales son matrices periódicas de longitud de onda, que es el tamaño de los componentes que influyen en el paso de las ondas electromagnéticas. Su belleza es que pueden ser diseñados con propiedades que no posee un material natural.

En este caso, el equipo de Nakanishi han creado un metamaterial en el que cada unidad de repetición contiene dos condensadores variables. Uno de los condensadores está diseñado para absorber e irradiar ondas en una frecuencia particular, mientras que el otro está diseñado para atraparlas.

Si los condensadores están sintonizados para la misma frecuencia, cualquier frecuencia de luz será absorbida y atrapada. La desintonización de los condensadores libera las ondas electromagnéticas, permitiéndolas continuar su camino.

Esta es la teoría, al menos. Sorprendentemente, Nakanishi y compañía han construido un dispositivo de prueba de principio que hace exactamente esto con las microondas.

Esta es la primera vez que alguien ha demostrado que es posible el almacenamiento y liberación de ondas electromagnéticas utilizando un metamaterial.

Y lo que es más impresionante, las ondas liberadas tienen la misma distribución de fase que las originales. "Las ondas electromagnéticas fueron almacenadas y liberadas, manteniendo la distribución de fase en la dirección de propagación", declaran.

Y aún mejor, los experimentos de la prueba de principio se realizaron con un metamaterial hecho de tan sólo tres capas. Sin embargo, estos resultados sugieren que con una estructura metamaterial más extensa se podría almacenar y liberar ondas de forma y polarización arbitraria.

Por el momento, la técnica se limita a las microondas, aunque Nakanishi y compañía, dan una breve descripción de cómo podrían ser trasladadas a frecuencias ópticas.

Aun así, los metamateriales de microondas tienen aplicación en áreas tales como el radar y las telecomunicaciones. El equipo de Nakanishi dan pocos detalles sobre que tipo de aplicación de su enfoque lo haría posible.


- Ref: arxiv.org/abs/1304.2443: Storage of Electromagnetic Waves in a Metamaterial that Mimics Electromagnetically Induced Transparency.
- Imagen: (a) es la estructura de la unidad y (b) es la guía de onda. (c) Es la transmisión espectral de varios voltajes de polarización. Crédito: arXiv: 1304.2443 [physics.optics].
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Editor del blog Pedro Donaire

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