John Pendry inventó la capa de invisibilidad: "Ahora asocian mi nombre con Harry Potter"

Cuando dedicas tu vida a la nanofotónica, una disciplina tan vibrante como difícil de explicar, puede ocurrirte lo que a Sir John Pendry. En el año 2000 hizo un espectacular trabajo teórico y concluyó que era posible construir lo que se conoció como Superlente, capaz de ir más allá de los límites de difracción y de emitir, por tanto, una imagen perfecta, sin ninguna pérdida de resolución. Esto era posible gracias al uso de metamateriales, en concreto unos capaces de lograr un índice de refracción negativo —refleja menos luz de la que recibe— algo imposible en la naturaleza.

El trabajo de Pendry llevó a unos investigadores españoles de la Universidad Politécnica de Madrid a crear la lente con más resolución nunca vista, pero para el gran público Pendry ya no es el tipo de la Superlente, sino el padre de la 'capa de invisibilidad'. En 2006 publicó un estudio en 'Science' titulado 'Controlando el campo electromagnético'. En él, utilizaba tecnologías ya existentes para crear un metamaterial capaz de guiar a los fotones y rodear un objeto, haciéndolo invisible.

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La capa le trajo fama, pero al mismo tiempo, invisibilizó todo el trabajo que había hecho antes, especialmente sus contribuciones en índices refractivos, capitales para los estudios en metamateriales ópticos que están desarrollándose actualmente en el mundo. Para devolver un poco de lustre a esa parte de su vida, Teknautas le reúne frente a un café aprovechando su visita a Madrid para asistir durante unos días a la Escuela Internacional Nicolás Cabrera, evento organizado por la Universidad Autónoma de Madrid y la Fundación BBVA que reúne en Miraflores de la Sierra a algunas de las mentes más brillantes de la física de materiales contemporánea.

Pregunta. ¿Pasar de ser un físico teórico desconocido para el gran público a ser considerado 'el padre de la capa de invisibilidad' es una maldición o una bendición para un científico?

Respuesta. Es sólo para el público en general, no para la comunidad científica. Creo que como científico tienes que dar las gracias cuando uno de tus trabajos es capaz de llegar hasta la gente de la calle. Particularmente en mis áreas, física de la materia condensada, ciencia de materiales... cuando empiezas a hablar de cosas importantes el público bosteza, pero con la invisibilidad había ya muchos autores que me habían allanado el terreno, particularmente J.K. Rowking con Harry Potter, con los que ahora se me asocia a menudo. Es un gancho. y pescas con él para atrapar a la gente y contarles 'bueno, así es como lo hacemos y oh, por cierto, voy a aprovechar para contaros otras cosas' y esas son las importantes.

P. ¿El propósito original de aquel estudio era probar simplemente que la luz se puede manipular?

R. Era una demostración. En ciencia tenemos estas cosas llamadas Grand Challenges, son problemas que la gente reconoce como muy difíciles o que nunca han sido logrados, y nuestra idea no era, obviamente, dedicarnos a construir capas de invisibilidad sino demostrar de que disponemos de una tecnología, los metamateriales, capaz de hacer esto y muchas otras cosas.

P. La publicación de aquel artículo, en 2006, coincidió un poco con el clímax de los metamateriales. Había aparecido recientemente el grafeno y realmente se pensaba que iban a resolver todos los problemas del mundo. ¿Se ha evaporado un poco aquel ímpetu académico una década después?

R. Sigue creciendo exponencialmente. Hace poco estuve escribiendo un artículo y tuve que buscar en Google cuántas citaciones en trabajos académicos había de 'metamateriales'. Y sólo el año pasado había 40.000, está creciendo muy rápido. Pero es cierto que la naturaleza de los trabajos está cambiando. Sigues teniendo los metamateriales, el diseño... pero ahora cada vez hay más gente dispuesta a financiar aplicaciones concretas, lo cual está muy bien ya que en ciencia algo tiene que ser útil para llegar a permear a la sociedad. Es entonces cuando adquiere una vida.

P. Un poco como le ocurrió a los láseres en su momento.

R. Exacto, Einstein tuvo esa idea de estimular la emisión de luz, se le dieron vueltas durante mucho tiempo hasta que alguien creó un láser, hubo murmullos, se dijo que habíamos creado un problema en vez de una solución... hoy en día no puedes evitar los láseres. Sinceramente, espero que los metamateriales —salvando las distancias— puedan seguir un poco esa trayectoria.

Como pasa con cada nueva revolución, al principio resulta científicamente muy aburrido porque se utilizan para hacer cosas que ya están hechas, pero más rápido y más barato. Por ejemplo, ¿ha oído hablar de Kymeta, una empresa de Seattle?

P. No, nunca he escuchado ese nombre.

R. Pues es una compañía valorada ya en mil millones de dólares. Hacen receptores de comunicación de satelites. El clásico, si usted estuviera haciendo un reportaje desde mitad del desierto, es una parabólica: grande, pesado y requiere bastante electricidad porque tiene que ser dirigible. Su sustituto, hecho con metamateriales, sigue siendo bastante grande porque son como 30 centímetros cuadrados pero es muy ligero, barato y puedes enchufarlo al puerto USB del portátil.

P. ¿Y realiza exactamente las mismas funciones?

R. Un poquito mejor que la parabólica. Jajaja.

P. Antes que usted hubo varios científicos tratando de imitar esa capa de invisibilidad, en particular el soviético Victor Veselago, ¿conocía su historia?

R. Sí, claro. De hecho este mismo mes hubo una celebración en Finlandia del 50º aniversario de su célebre estudio pero el propio Victor tuvo algún problema y acabó en el hospital. Es un buen hombre, aunque ya está mayor.

P. No sabía que estaba aún vivo. Él fue el primero en teorizar sobre la Superlente y usted, años después, refutó sus hipótesis.

R. Sí, así es, debe estar acercándose a nonagenario. Un tipo grande, muy ruso.

P. ¿En qué está trabajando usted ahora a sus 75 años?

R. Seguimos explorando esta idea de los metamateriales. Otros materiales funcionan con una reacción química, y si quieres mejorarlos tienes que encontrar una mejor reacción. Pero existe otra manera de cambiar las propiedades de un material y eso es modificando su estructura física en una escala menor incluso a su longitud de onda. Le daré un ejemplo. La plata, si usted la pule se convierte en un espejo con una reflectividad muy alta, del 95% creo. Si usted hace algo más y muele esa plata en nanopartículas muy pequeñas, se convierte en una de las sustancias más negras conocidas. Y usted lo ha visto.

P. ¿Yo lo he visto?

R. Así es. En las viejas películas fotográficas. Son nanopartículas de plata. Todo lo que hacemos es cambiar la estructura y sus propiedades ya son muy diferentes. Así que estamos explotando ese concepto en otra de mis ideas que es la Superlente. Convencionalmente no puedes manipular la luz a una escala menor a la longitud de onda, pero ahora están apareciendo tecnologías que funcionan a un nivel cien veces por debajo que eso, y trabajamos en la estructura de dispositivos que puedan controlar la luz o enfocarla mucho mejor que cualquier lente.

P. ¿Y de nuevo, qué aplicación tendrán?

R. Con una lente puedes enfocar como mucho un micrón —hay mil micrómetros en un milímetro— mientras con la estructura puedes llegar a enfocar un nanómetro —hay un millón de nanómetros en un milímetro— o incluso algo menor. Es algo muy útil, por ejemplo, en biología la luz se usa a veces como un sensor. Haces un test de embarazo y cambia de color. La sensibilidad de esas pruebas es limitada, porque la molécula suele tener un nanómetro y la luz un micrómetro, son como un ratón y un elefante. Entonces, si podemos encoger la luz hasta el tamaño de una molécula podríamos ver una molécula con un solo fotón. O también podrías controlar una luz con otra luz, porque la luz normalmente no habla consigo misma, pero si las encoges lo hacen.

P. No sé por qué, pero estaba pensando en la astronomía como una aplicación principal a eso que cuenta.

R. Posiblemente, sí, pero no tanto en la región óptica como en otras, infrarrojos por ejemplo. Pero sí. Estructuras similares a las que mencionaba ya han sido empleadas en astronomía infrarroja por la NASA. Usan una lámina de oro y con la estructura le confieren unas propiedades.

P. Es curioso, porque los científicos siempre han imitado un poco a la naturaleza, incluso en esto de la invisibilidad se sigue un poco las técnicas de camuflaje de pulpos o camaleones. Sin embargo, con los metamateriales entramos en un terreno totalmente inexplorado, por primera vez no podemos imitar porque nada de esto ha sido visto antes. Hay que inventar, y eso es emocionante pero también difícil porque no tienes nada a lo que compararlo.

R. Sí, por eso es emocionante. Depende de tu personalidad, si prefieres aferrarte a las cosas que conoces o lanzarte a lo desconocido. Conozco a muchos científicos que optan por lo segundo. Jajaja. Con un salario bajo, etcétera, etcétera, pero disfrutando en el camino.