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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,
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Metamateriales
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
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Metamateriales
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.
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


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 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.
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Metamateriales
Referencias

http://universoalavista.blogspot.c
om/2010/04/un-equipo-lideradopor-caltech-disena.html

http://www.universia.es/portada/a
ctualidad/noticia_actualidad.jsp?
noticia=87480

http://www.plataformasinc.es/ind
ex.php/Noticias/Desarrollo-demetamateriales-para-antenasde-telecomunicacion

http://es.wikipedia.org/wiki/Meta
materiales

http://books.google.com.co/book
s?id=cEFZ7LImSpQC&pg=PA15
1&dq=metamateriales&cd=4#v=
onepage&q=metamateriales&f=f
alse.

http://www.solociencia.com/ingen
ieria/06021119.htm
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