El nuevo metamaterial que puede revolucionar la arquitectura

Investigadores de la Universidad Aalto, en Finlandia, han logrado crear un metamaterial que abre la puerta al desarollo de cristales con propiedades únicas. Sus creadores aseguran que este descubrimiento puede traer avances tecnológicos en el campo de la energía, como una nueva generación de paneles solares ultraeficientes, o la arquitectura, facilitando la fabricación de vidrios para ventanas unidireccionales reales que permitan ver desde el interior hacia fuera, pero no al revés.

La magia de los metamateriales

A diferencia de los materiales naturales, con propiedades electromagnéticas fijas, los metamateriales ofrecen a los investigadores la capacidad de modificar esas propiedades para diseñar funcionalidades específicas a demanda. La respuesta de un material tradicional a los campos eléctricos y magnéticos y, por tanto, a la luz, viene determinada por la disposición de sus átomos, pero en el caso de los metamateriales, los científicos pueden cambiar sus estructuras para darles características que no se encuentran habitualmente en la naturaleza.

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El nuevo metamatrial creado por los investigadores aprovecha algo llamado efecto magnetoeléctrico no recíproco (NME). Este efecto vincula las propiedades magnéticas y de polarización de un material con la dirección de la luz u otras ondas electromagnéticas, ofreciendo control sobre el flujo de luz que no es posible con materiales convencionales. El impacto del NME en la naturaleza es insignificante, sin embargo, el equipo ha conseguido potenciarlo usando metamateriales y metasuperficies (las versiones en 2D de los metamateriales).

“Hasta ahora, el efecto NME no ha dado lugar a aplicaciones industriales realistas. La mayoría de los enfoques propuestos solo funcionaban con microondas y no con luz visible y tampoco podían fabricarse con la tecnología disponible", explica Shadi Safaei Jazi, investigador de Aalto y uno de los autores del artículo publicado recientemente en la revista Nature Communications. El equipo diseñó un metamaterial óptico NME que puede crearse con la tecnología existente, utilizando materiales convencionales y técnicas de nanofabricación.

Ventanas sin cortinas que guardan la intimidad

Una de las aplicaciones más interesantes que permite este nuevo metamaterial es la creación de vidrio unidireccional real. A diferencia del vidrio unidireccional disponible comercialmente, que se basa en la diferencia de brillo entre el interior y el exterior, la nueva tecnología permite que la luz pase en una sola dirección independientemente de las condiciones de iluminación externas.

El resultado es una ventana que ofrece total privacidad mientras mantiene el 100% de visibilidad hacia afuera. Una característica que puede cambiar el diseño de hogares, oficinas e incluso vehículos.

“Imagínese tener una ventana con ese cristal en su casa, oficina o coche. Independientemente de la luminosidad exterior, la gente no podría ver nada en el interior, mientras que usted disfrutaría de una vista perfecta desde su ventana", afirma Safaei.

Pero este no es el único avance que promete el metamaterial. También se puede aplicar en paneles solares para bloquear selectivamente las emisiones térmicas que reducen la captura de energía. Así como dispositivos ópticos avanzados que adaptan el flujo de luz y que pueden emplearse en campos como la comunicación, la imagen y la detección.

Los investigadores reconocen que todavía quedan desafíos por superar para ver este descubrimiento aplicado comercialmente. El siguiente paso, afirman, será estudiar cómo ampliar su producción y optimizar aún más las propiedades del metamaterial.