En busca de la invisibilidad: hasta dónde ha llegado la ciencia y qué podemos esperar
Un equipo de científicos de la Universidad de California en Berkeley, a las afueras de San Francisco (Estados Unidos), ha fabricado un tejido fino capaz de volver invisible un objeto. Así contado, parecería que la ciencia ha logrado por fin hacer realidad la capa que Harry Potter empleaba para desaparecer de la vista de todos; una idea de la ficción moderna heredada de mitologías clásicas como el poema de los Nibelungos.
Por desgracia, parte de la ilusión se desvanece cuando las limitaciones de la capa de Berkeley se hacen visibles: en primer lugar, el objeto que oculta es microscópico, del tamaño de varias células humanas. Segundo, la capa está adaptada con precisión a la forma de ese objeto particular; para cualquier otro no serviría. Tercero, los investigadores solo han empleado luz roja, no toda la gama de colores que normalmente vemos. Y por último, se trata de una capa que no permite ver a través de ella; la capa se ve, pero parece que no hay nada debajo.
UNA FANTASÍA TAN VIEJA COMO LA HUMANIDAD
Aunque la referencia actual más popular es Harry Potter, el anhelo de la invisibilidad es casi tan viejo como el ser humano. En La República, Platón narraba la leyenda del pastor Giges, poseedor de un anillo que le volvía invisible y que empleaba para matar al rey y hacerse con su reino.
Otro famoso anillo con el mismo poder protagonizaba la saga de la Tierra Media de J. R. R. Tolkien. En la ficción, la invisibilidad ha sido lograda con pócimas, como en El hombre invisible de H. G. Wells, o con artefactos, como en la serie televisiva Star Trek. A lo largo de la historia los magos han jugado con trucos ópticos, e incluso físicos como John Howell, de la Universidad de Rochester (Estados Unidos), han diseñado sistemas de lentes y espejos para crear la ilusión de la invisibilidad.
Pero todo ello no pasa de la fantasía y la prestidigitación. En lo que respecta a la ciencia, la invisibilidad solía ser simplemente algo imposible, más allá de los sistemas de camuflaje visual que se han investigado con fines militares y que han dado lugar a leyendas urbanas como la del Experimento Filadelfia. Sin embargo, las cosas han empezado a cambiar en el presente siglo. Detrás de este cambio destaca un nombre, el de John Pendry.
MATERIALES EXÓTICOS
El profesor Sir John Pendry, investigador del Imperial College London, es un teórico de la materia condensada, un área que estudia la física de sólidos y líquidos. En 1992 Pendry comenzó a trabajar en los llamados metamateriales, materiales artificiales cuya estructura microscópica desvía la luz (o las ondas electromagnéticas en general) de una forma extraña nunca vista en la naturaleza.
Este campo de investigación suscitó el interés del ejército de Estados Unidos, que en 2006 convocó a Pendry a una reunión en San Antonio (Texas). Allí, y como ejemplo de las posibles aplicaciones de los metamateriales, el físico mencionó la invisibilidad.
El principio de la invisibilidad consiste en conseguir que la luz esquive un objeto sin incidir sobre él. Una comparación muy citada es la de un guijarro en un arroyo: el agua corre pegada a la superficie de la piedra y prosigue después su camino. Lograr que la luz haga algo parecido no es posible con los materiales normales, pero los metamateriales pueden curvarla de maneras exóticas y desviarla según lo deseado.
UNA CAPA PARA MICROONDAS
La idea de Pendry entusiasmó tanto a los militares estadounidenses que seis meses después la revista Science publicaba la primera capa de invisibilidad, construida por un equipo de la Universidad de Duke siguiendo la propuesta del británico. Aquella capa era rudimentaria: un conjunto de anillos concéntricos que ocultaban un cilindro de cobre de cinco centímetros de diámetro, pero solo funcionaba en dos dimensiones y no con luz visible, sino con microondas.
La razón de esto último es que la capa solo es eficaz cuando la estructura del metamaterial tiene un tamaño menor que la longitud de la onda. Las microondas empleadas en el experimento medían unos 35 milímetros, pero la luz visible tiene una longitud de onda mucho más pequeña, inferior a 700 nanómetros, o 0,7 milésimas de milímetro; esto dificultaba la fabricación de un material adecuado.
Pese a todas las limitaciones, el camino ya estaba abierto: las microondas se pegaban a la capa del mismo modo que el agua a la piedra y continuaban su camino como si el cilindro de cobre no estuviera allí. Desde entonces y en solo nueve años, la investigación sobre las capas de invisibilidad se ha multiplicado. Ya se han logrado capas que funcionan con luz visible y en tres dimensiones, aunque de momento solo a escala microscópica y en condiciones controladas de laboratorio.
UNA SEGUNDA PIEL PARA BORRAR LAS ARRUGAS
El último avance hasta ahora es el logrado por el equipo de Berkeley. "Por primera vez demostramos experimentalmente una capa de invisibilidad ultrafina para luz visible que supera las limitaciones de una capa voluminosa", resume a El Huffington Post el físico Xiang Zhang, director del trabajo. "También por primera vez, la capa envuelve un objeto tridimensional con una forma arbitraria para impedir su detección óptica", agrega Zhang. El grosor de la capa es de solo 80 nanómetros, casi la décima parte de la longitud de onda de la luz visible; una fina "piel", como la definen sus creadores.
El diseño de Zhang y sus colaboradores es una metasuperficie, un metamaterial dispuesto como un tapete que contiene minúsculos bloques de oro formando nanoantenas más pequeñas que la longitud de onda de la luz. La capa consigue que la luz reflejada ofrezca la impresión de una superficie plana, borrando a la vista el objeto que oculta debajo. Aunque el experimento se ha llevado a cabo con un objeto microscópico, según Zhang será fácil ampliarlo a escalas mayores. "Desde una perspectiva tecnológica, nuestra capa es muy simple de diseñar e implementar", afirma el científico.
Aunque aún está muy lejos de la capa de Harry Potter, el ingenio de Berkeley podría tener grandes aplicaciones: "El hecho de que podamos hacer que una superficie curvada parezca plana significa también que podemos hacer que una superficie plana parezca curvada", razona Zhang. "Por tanto, podría tener un enorme impacto en la industria de las pantallas en 3D".
El físico sugiere también aplicaciones en la decoración, como papeles de pared que simulen una superficie diferente a la real, o incluso en la cosmética: "Imagine que hubiera una máscara facial ultrafina que uno pudiese llevar; ¡los granos y las arrugas ya no serían visibles!". Del mismo modo, añade Zhang, una prenda de este material podría disimular una barriga abultada.
EDIFICIOS INVISIBLES A LOS TERREMOTOS
En realidad, y dejando de lado la vieja fantasía, las investigaciones con metamateriales están abriendo un abanico de posibles aplicaciones que surgen al extender el concepto de invisibilidad a otras ondas que no vemos. Algunos científicos trabajan en materiales invisibles al calor que podrían servir para fabricar microprocesadores de ordenador que no se calentaran, y por tanto más capaces y rápidos. Otra posible utilidad es construir edificios o puentes invisibles a las ondas sísmicas, que no se vean afectados por los terremotos.
Los metamateriales también podrían facilitar la fabricación de la lente perfecta, una que no esté condicionada por la resolución del material y que permita observar objetos más pequeños que las ondas de luz, como un virus; algo que hoy solo es posible con los microscopios electrónicos. El año pasado, científicos alemanes crearon una capa que hace los objetos invisibles al tacto; los investigadores aseguraban que, con su capa, la princesa del cuento de Hans-Christian Andersen no sentiría el guisante bajo su colchón.
OBJETIVO: HARRY POTTER
Pero ¿qué hay de la capa de Harry Potter? Pendry pondera el trabajo de Zhang y sus colaboradores, pero no parece muy confiado en que nos lleve en esa dirección; el experto critica que la capa de Berkeley "solo es efectiva en una gama de ángulos de visión muy restringida", señala a El Huffington Post. "Tampoco estoy seguro de que pudiera ocultar objetos mucho mayores que la longitud de onda de la luz, es decir, mayores de una micra [milésima de milímetro] o dos, ni soluciona el problema de la flexibilidad". Para Pendry, la capa de Zhang es más un elemento de camuflaje que de invisibilidad.
Lo cierto es que hoy los científicos no se atreven a vaticinar hasta dónde podrá llegar la física de lo invisible. Con ocasión de la primera capa fabricada en 2006, el director del trabajo en la Universidad de Duke, David Smith, declaró: "Todavía no está claro que vayamos a conseguir la invisibilidad en la que todo el mundo piensa, como la capa de Harry Potter o el dispositivo de Star Trek". Pendry sí tiene claro que "cualquier capa que hiciera invisible a una persona debería tener una estructura sólida y gruesa; definitivamente no sería flexible, y en ese sentido no sería en absoluto como una prenda de ropa". Pero no perdamos la esperanza: cuando se pide a los expertos que descarten categóricamente la posibilidad de que algún día la física nos permita volvernos invisibles, todos hacen aquello tan clásico del "ahora no me ves".