Metamateriales: principales características y aplicaciones

Abstract

Las propiedades electromagnéticas de todos los materiales existentes en la naturaleza pueden ser determinadas a partir dos parámetros: la permeabilidad magnética µ y la permitividad eléctrica ε. Estos dos parámetros caracterizan la respuesta del material cuando interactúa con la radiación electromagnética. En principio, no existe límite alguno para el rango de valores posibles que pueden tomar µ y ε, por lo cual podemos pensar en diseñar y construir a voluntad materiales con características de respuesta electromagnética especificas (es decir µ y ε) no encontradas en la naturaleza. Estos materiales fabricados en el laboratorio reciben el nombre genérico de metamateriales, y entre ellos se encuentran los conocidos por sus siglas en ingles LHM (Left Handed Materials), así llamados porque los vectores de campo , de las Ondas Electromagnéticas que viajan en su interior están relacionados por la regla de la mano izquierda. La característica distintiva de los LHM es que para ciertas bandas de frecuencia presentan índice de refracción negativo ( ) con modos propagativos posibles solamente si ambos parámetros µ y ε, dentro de dichas bandas de frecuencias son negativos. El propósito de este trabajo es presentar los principios y fundamentos de estos metamateriales de manera que despierte el interés de lectores no especializados.

Electromagnetic properties of all materials existing in nature can be determined from two parameters, the magnetic permeability and the electrical permittivity, which allow us to characterize the response of any material when this interacts with an electromagnetic wave. In principle, there is no limit to the range of values that can be taken bythe se two parameters. Therefore, it is possible to design and construct materials with specific characteristics of electromagnetic response not found in nature will. These materials manufactured in the laboratory received the generic name of Metamaterials, and among them the well-known by LHM, are so called because the vectors of field of electromagnetic waves travelling in the interior are related by the rule of the left hand. The distinctive characteristic of the LHM is that for certain bands of frequency they present negative index of refraction with possible propagative modes. This phenomenon appears only if both parameters μ and ε, within these bands of frequencies are simultaneously negative. The purpose of this paper is to present the principles and foundations of these metamaterials so that it wakes up the interest of not specialized readers.