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Un artículo de la UPNA, seleccionado como mayor contribución mundial a la óptica en 2015

Un artículo firmado por investigadores de la Universidad Pública de Navarra, en colaboración con el Imperial College de Londres (Reino Unido) y la Universidad de Pensilvania (Estados Unidos), ha sido publicado por la revista “Optics and Photonics News (OPN)”, editada por la Optical Society of America, en su número especial de este mes de diciembre dedicado a las investigaciones que, durante 2015, han tenido un mayor impacto, a nivel mundial, en el campo de la óptica. En este trabajo, los investigadores proponen estructuras capaces concentrar y redirigir, con alta eficiencia, las ondas electromagnéticas, lo que se puede aplicar en seguridad, ingeniería biomédica, farmacia o espacio, entre otras.

Los investigadores de la Universidad Pública de Navarra autores del artículo son Bakhtiyar Orazbayev, Víctor Pacheco Peña y Víctor Torres Landívar, dirigidos por Miguel Beruete Díaz, en colaboración con el egresado Miguel Navarro Cía (Imperial College de Londres) y Nader Engheta (Universidad de Pensilvania).

El artículo seleccionado es un compendio de tres publicaciones realizadas con anterioridad por estos mismos investigadores. El año pasado, una de ellas fue elegida como portada en la revista editada por la European Optical Society “Journal of Optics”, dentro de una edición especial sobre “Fotónica en el infrarrojo medio y terahercios”. De esta manera, esta otra publicación en “Optics and Photonics News (OPN)” indica la notable repercusión que estos trabajos están teniendo en la comunidad científica internacional.

La investigación parte del uso de tubos metálicos, con un agujero rectangular extremadamente estrecho, capaces de emular el funcionamiento de un metamaterial (el tipo ENZ, “permittivity near zero” o permitividad cercana a cero). “Los metamateriales —afirma Miguel Beruete— son materiales artificiales que permiten obtener respuestas electromagnéticas que no se encuentran en medios naturales. El uso de estos tubos metálicos posibilita acoplar y transmitir las ondas electromagnéticas con eficiencias próximas al 100%”.

Y para explicar los metamateriales tipo ENZ (siglas de “Epsilon Near Zero”), Víctor Pacheco lo hace de la siguiente manera: “Si iluminamos con una linterna una pared en la que se ha practicado un agujero, la experiencia dice que, cuanto mayor sea el agujero, más luz pasará al otro lado. Sin embargo, si se rellena el agujero con un metamaterial ENZ, ocurre algo que parece desafiar la lógica: cuanto menor es el agujero, más luz lo atraviesa. Este fenómeno tiene una tremenda implicación práctica, porque abre nuevas vías a la miniaturización de múltiples componentes y al control de la luz”.

DISEÑO DE DISTINTOS DISPOSITIVOS

Haciendo uso de un conjunto de esos tubos metálicos, los investigadores han diseñado y verificado experimentalmente distintos dispositivos como una lente, direccionadores de haz (“beam steerers”) y divisores de potencia (“power splitters”). “Dichos dispositivos —añade Beruete— han sido diseñados seleccionando las dimensiones correctas para cada uno de los tubos metálicos, de tal forma que se obtiene el perfil deseado de las ondas electromagnéticas cuando salen de las estructuras”.

Respecto a los dispositivos, esta lente diseñada por los investigadores de las tres instituciones es capaz de concentrar las ondas electromagnéticas en un solo punto sin pérdidas de reflexión, al contrario de lo que ocurre con las convencionales. Así, se puede utilizar esta estructura para mejorar las prestaciones de un sistema compuesto por una lente y una antena (“lens-antenna system”).

Respecto a los direccionadores de haz y divisores de potencia, los investigadores han realizado diversos diseños que permiten cambiar la dirección de propagación de las ondas electromagnéticas a un ángulo o dos ángulos distintos, respectivamente.

Los investigadores trabajan actualmente en la aplicación de los metamateriales ENZ para “sensado” o detección de sustancias.

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