Una revisión sobre los metamateriales

• Hector Torres-Silva ^[1]
  1. [1] Universidad de Tarapacá

     Universidad de Tarapacá

     Arica, Chile

     
• Localización: DYNA new technologies, ISSN-e 2386-8406, Vol. 4, Nº. 1, 2017
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • A review about metamaterials
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• Resumen
  • español

    Con el creciente desarrollo de la nanotecnología y la nanoingeniería se han creado materiales artificiales electromagnéticos , acústicos, plasmáticos, elástomecanicos y de otra naturaleza construido por impresión 3-D, que se les denomina actualmente como metamateriales. La aparición de estos nuevos materiales nos exige revisar cuidadosamente el concepto de metamaterial. El actual estado del arte en metamateriales nos indica que son estructuras artificiales creadas a partir de otros materiales con propiedades físicas distintas a las de sus componentes. Con las técnicas de fabricación en laboratorios de punta se logra que los componentes de un metamaterial se comporten como un medio totalmente homogéneo, con una disposición de sus elementos cuyo tamaño y espaciamiento es mucho menor que la escala de variación espacial del campo de fuerza de excitación. En el caso de un metamaterial electromagnético es aquel que constituye una estructura periódica, cuya dimensión máxima es menor que la longitud de onda incidente con la que se vaya a trabajar. En ellos, la propagación de ondas es inusual, a diferencia de los medios ordinarios, aparecen fenómenos tales como ondas regresivas, refracción negativa y efecto Doppler inverso, que actualmente tienen múltiples aplicaciones y brindan oportunidades de innovación tecnológica en una amplia gama de frecuencias. Se describen algunas aplicaciones en óptica y microondas haciendo extensiva esta descripción y análisis a ondas acústicas longitudinales y transversales de baja frecuencia, asociada a eventos sísmicos ya que este tipo de ondas con refracción negativa tiene una base teórica similar tal como se demuestra cuantitativamente en el Material Suplementario asociado a este artículo. Además, brevemente se describen otro tipo de metamateriales mecánicos y derivados cuya tecnología es menos madura pero que serán importantes en un futuro próximo.

  • English

    With the increasing development of nanotechnology and nanoengineering, artificial electromagnetic, acoustic, plasma, elastomechanical and other materials have been created using 3-D printing, which are now known as metamaterials. The appearance of these new materials requires us to carefully review the concept of metamaterial. The current state of the art in metamaterials indicates that they are artificial structures created from other materials with different physical properties than those of its components. With manufacturing techniques in state-of-the-art laboratories, the components of a metamaterial behave as a fully homogeneous medium with an array of elements whose size and spacing is much smaller than the spatial variation scale of the excitation force field. In the case of an electromagnetic metamaterial is one that constitutes a periodic structure, whose maximum dimension is smaller than the incident wavelength with which it is going to work. In them, wave propagation is unusual; unlike ordinary means, phenomena such as regressive waves, negative refraction and reverse Doppler effect appear, which currently have multiple applications and provide opportunities for technological innovation over a wide range of frequencies. Some optical and microwave applications are described by extending this description and analysis to low frequency longitudinal and transverse acoustic waves associated with seismic events since this type of negative refraction waves has a similar theoretical basis as it is quantitatively demonstrated in the Material Supplementary to this article. In addition, briefly describe another type of mechanical metamaterials and derivatives whose technology is less mature but will be important in the near future.