CIENCIA

Una capa de invisibilidad para debajo del agua

En ciencia ficción, la invisibilidad, en particular cualquier dispositivo que permita crearla, es un elemento de gran valor. Pero en la realidad es algo muy complejo de conseguir. Un grupo de científicos, de la Universidad Estatal de Pensilvania, liderados por Amanda D. Hanford, han dado un importante paso en este sentido.

Hanford y su equipo diseñaron un metamaterial que permita que las ondas de sonido lo rodeen, como el agua hace con una piedra en el río, logrando que no se sepa que está allí. Los metamateriales son materiales artificiales cuyas propiedades provienen de su estructura y no de su composición, es decir, importa el cómo están hechos más que de qué están hechos. La longitud de onda de la luz visible se encuentra en un rango que va desde los 400 a los 700 nanómetros. Los científicos que investigan en metamateriales buscan diseñarlos con una estructura cuyos componentes sean más pequeños aún que este rango. Los objetos visibles “aparecen” a nuestros ojos porque la luz rebota en ellos, esto se llama índice de refracción, cuanto menor es el índice de refracción de un objeto, más difícil es verlo. Un metamaterial cuya estructura tuviera componentes de un tamaño por debajo de los 300 nanómetros haría que la luz, en lugar de refractarse en él, lo rodeara.
«Estos materiales parecen un concepto totalmente abstracto, pero las matemáticas nos muestran que estas propiedades son posibles», dijo Hanford. «Entonces, estamos trabajando para abrir las compuertas para ver qué podemos crear con estos materiales».
El equipo de Hanford, ha hecho algo similar, pero en lugar de hacerlo con el espectro visible, lo ha hecho con sonido. Hasta la fecha, la mayoría de los metamateriales acústicos han sido diseñados para desviar las ondas de sonido en el aire. Hanford decidió llevar este trabajo un paso más allá y aceptar el desafío científico de intentar la misma hazaña bajo el agua, algo más complicado porque el agua es más densa que el aire. Estos factores limitan las opciones de ingeniería.

Después de múltiples intentos, el equipo diseñó una pirámide de 1 metros de altura, con placas de acero perforadas. Colocaron la estructura en un gran tanque submarino. En el interior de este, un hidrófono producía ondas acústicas entre 7.000 Hz y 12.000 Hz, mientras varios receptores monitorizaban las ondas acústicas reflejadas. Los resultados, presentados en la Reunión de la Sociedad Acústica de América, demuestran que este material podría hacer que un objeto parezca invisible a instrumentos subacuáticos como el sonar.
El estudio se titula Coupled FE/BE for periodic acoustic systems.