Científicos trabajan en nuevos materiales capaces de reemplazar la electricidad por luz
Neoteo
El equipo de Engheta ha bautizado esta tecnología con el término “metatrónica”
El
mundo en que vivimos es fruto, en gran medida, de los avances que se
han producido en el ámbito de la ingeniería eléctrica. La capacidad de
controlar con precisión el flujo de cargas eléctricas mediante circuitos
cada vez más pequeños y complejos es clave en todos los avances que
vemos a diario. Si los investigadores de la Universidad de Pennsylvania
tienen éxito, se producirá un enorme salto en este campo, ya que están
trabajando en metamateriales capaces de proporcionarnos circuitos en los que la electricidad será reemplazada por la luz. Esta nueva tecnología se llama metatrónica y podría ser clave para construir circuitos mucho más pequeños, rápidos y eficientes.
Nader
Engheta, profesor del departamento de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
de la Universidad de Pensilvania, está trabajando para crear los materiales que podrían cambiar la electrónica del futuro. El cambio, de producirse, sería radical: dejaríamos de utilizar cargas eléctricas para comenzar a utilizar cuantos de luz. Tan diferente serán esos circuitos, que en lugar de hablar de “electrónica” estaremos hablando de metatrónica, término que hace referencia a los metamateriales en los que se basa.
"Cuando
se analiza el éxito que ha tenido la electrónica a lo largo del siglo
pasado es lícito preguntarse si existe un motivo para que nos limitemos a
la utilización de la electricidad”, dice Engheta. “Si fuésemos capaces
de utilizar longitudes de onda más cortas podríamos construir circuitos
más pequeños, más rápidos y más eficientes." Los circuitos que empleamos
en la construcción de nuestros dispositivos emplean diferentes arreglos
y combinaciones de circuitos electrónicos, capaces de realizar
funciones que van desde el equivalente de simples interruptores a las
necesarias para construir un superordenador. Componentes como los
resistores, inductores, capacitores y transistores se encargan de
manipular el flujo de electrones que fluyen por el circuito con
precisión matemática.
Ahora, desde el punto de vista físico, las ecuaciones de Maxwell (fórmulas
que describen el comportamiento de los campos electromagnéticos) se
pueden aplicar tanto a la electricidad como a la luz, por lo que Engheta
comenzó, junto a sus alumnos, a trabajar en el desarrollo de circuitos
capaces de funcionar con luz. En 2005 publicaron un artículo que
explicaba como podrían funcionar los circuitos ópticos. Siete años más
tarde han conseguido construir un prototipo funcional que demuestra que su idea puede funcionar.
Un peine de nitrito de silicio
El
equipo de Engheta, entre los que se encuentran Yong Sun, Brian Edwards y
Alu Andrea, ha bautizado esta tecnología con el término “metatrónica”
("metatronics") y publicado un nuevo artículo en la revista
especializada Nature Materials.
Los ingenieros suelen tratar a los componentes electrónicos como una
“caja negra”, un dispositivo ideal en el que los niveles de sus salidas
son determinadas exactamente por los valores presentes en sus entradas.
Esto les permite diseñar sus equipos sin tener que preocuparse por lo
que está ocurriendo dentro de cada una de las partes que lo componen. En
el campo de la óptica tenemos “componentes” macroscópicos, como lentes,
guías de onda y rejillas, que pueden ser tratados como “cajas negras”
pero que tienen un tamaño tan grande que resulta muy poco práctico
construir “circuitos” con ellos. Pero la nanotecnología, una rama
relativamente reciente de la ciencia que nos permite ensamblar piezas a
partir de átomos sueltos, nos permite diseñar los elementos necesarios
para elaborar circuitos ópticos con dimensiones que se miden en
nanómetros.
En
el caso del experimento del grupo de Engheta, se ha trabajado con una
estructura con una forma similar a la de un peine construido a partir de
nanopilares rectangulares de un metamaterial denominado nitrito de silicio.
Estas estructuras permiten manipular las ondas de formas que antes eran
imposibles. Las secciones transversales de estas y las lagunas que se
forman entre ellas constituyen un patrón que reproduce las funciones que
en un circuito electrónico poseen las resistencias, inductores y
condensadores, los tres componentes electrónicos más simples. “Esto nos
permite utilizar diseños similares a lo que empleamos en la electrónica,
pero capaces de funcionar con luz", explica Engheta. A lo largo de sus
experimentos utilizaron ondas de luz dentro del rango del infrarrojo,
pero teóricamente pueden funcionar con longitudes de onda más cortas.
Este trabajo recibió el apoyo de la Oficina de la Fuerza Aérea de los
EE.UU., lo que demuestra el interés gubernamental existente en este tipo
de proyectos.
Informando: http://elarcadelmisterio.blogspot.com/
Fuente: ABC
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