sustancia

materiales para manipulación de luz

Materiales o estructuras que controlan, capturan o responden a la luz de maneras novedosas.
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Descripción

Los materiales para la manipulación de la luz son sustancias o estructuras diseñadas que controlan, capturan o responden a la luz de maneras que no se encuentran en la naturaleza. Esto incluye materiales que doblan la luz alrededor de objetos (capas de invisibilidad), cambian de color en respuesta a estímulos externos (materiales crómicos) o crean haces de luz estructurados con propiedades inusuales como el momento angular orbital. El campo abarca desde metamateriales con índice de refracción negativo hasta cristales fotónicos que atrapan la luz, e incluso materiales cuánticos donde las interacciones entre luz y materia se alteran fundamentalmente.

Historia

El concepto surgió del trabajo teórico de Victor Veselago en 1967 sobre materiales con índice de refracción negativo, seguido de las realizaciones experimentales de metamateriales por David Smith y sus colegas en 2000. Los cristales fotónicos fueron propuestos por Eli Yablonovitch y Sajeev John en 1987.

Cómo funciona

Estos materiales funcionan estructurando la materia a escalas comparables con la longitud de onda de la luz, típicamente desde nanómetros hasta micrómetros. Por ejemplo, los metamateriales utilizan conjuntos de resonadores de tamaño inferior a la longitud de onda para lograr una permitividad y permeabilidad efectivas que no están disponibles en los materiales naturales, lo que permite la refracción negativa. Los cristales fotónicos crean estructuras dieléctricas periódicas que forman bandas prohibidas fotónicas, impidiendo la propagación de la luz en ciertas direcciones. Los materiales crómicos cambian sus propiedades ópticas mediante transformaciones químicas o físicas desencadenadas por calor, luz o campos eléctricos.

En la práctica

Se utilizan en dispositivos de camuflaje óptico, células solares de alta eficiencia, pinturas y pantallas que cambian de color, y en la creación de luz estructurada para pinzas ópticas y comunicaciones de alta capacidad.

Dato curioso

Algunos materiales para la manipulación de la luz pueden crear 'luz lenta', donde la luz viaja a velocidades inferiores a 10 metros por segundo, lo suficientemente lenta como para verla moverse a través del material.

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