Lentes perfectas podrían invertir la fuerza de Casimir

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La normalmente atractiva fuerza de Casimir entre dos superficies puede hacerse repulsiva si una lente “perfecta” con un índice de refracción negativo se incrusta entre la superficies, de acuerdo con cálculos realizados por físicos en el Reino Unido. Ulf Leonhardt y Thomas Philbin de la Universidad de St Andrews creen que la fuerza repulsiva podría ser lo bastante fuerte para hacer levitar un espejo pequeño. El efecto repulsivo – que aún tiene que observarse de forma experimental – podría también ayudar a minimizar la fricción en máquinas micrométricas provocada por la fuerza de Casimir. (New Journal of Physics to be published).

La misteriosa atracción entre los superficies neutras conductoras en un vacío fue descrita por primera vez en 1948 por Henrik Casimir y no pudo ser explicado mediante la física clásica. En lugar de esto es un efecto puramente cuántico que involucra las oscilaciones de punto cero del campo electromagnético que rodea a las superficies. Estas fluctuaciones ejercen una “presión de radiación” sobre las superficies y la fuerza global es más débil en el hueco entre ambas superficies que en el exterior, lo que arrastra a las superficies a unirse. Si bien es muy pequeño, el efecto Casimir se convierte en significativo a distancias de micrómetros o menos y realmente provocar que se unan entre sí partes de sistemas nano y micro-electromecánicos (NEMS y MEMS).

Ahora, Leonhardt y Philbin han calculado que la fuerza de Casimir entre dos placas conductoras pueden convertirse de atractiva en repulsiva si una lente “perfecta” se introduce entre ellas. Una lente perfecta puede enfocar una imagen con una resolución que no está restringida por la longitud de onda de la luz. Tal lente podría estar hecha de un metamaterial hecho de estructuras artificiales que se han fabricado mediante ingeniería para tener un índice de refracción negativo – lo que significa que el metamaterial curva la luz en la dirección opuesta a un metal común.

De acuerdo con los investigadores, el metamaterial de índice negativo es capaz de modificar las oscilaciones de punto cero en el hueco entre las superficies, invirtiendo la dirección de la fuerza de Casimir. Es más, los investigadores creen que esta fuerza repulsiva es lo bastante fuerte para hacer levitar un espejo de aluminio con un grosor de 500nm, provocando que flote sobre una lente perfecta situada sobre una placa conductora.

Dado que el efecto Casimir actúa a la escala de longitud de las nanomáquinas, manipularla podría ser importante para futuras aplicaciones de la nanotecnología. “En el nanomundo, la fuerza de Casimir es la causa final de la fricción”, dijo Leonhardt a PhysicsWeb. “Nuestros resultados indican que podríamos imaginar máquinas sin fricción o nuevos micromotores”.

Aunque los físicos han tenido cierto éxito al crear lentes perfectas a partir de metamateriales de índice negativo, la tecnología aún está en pañales. “El trabajo apunta hacia nuevas aplicaciones de materiales contrarios que no son estrictamente ópticos”, dice Federico Capasso de la Universidad de Harvard, quien estudia el efecto de la fuerza de Casimir en los. “Sin embargo, los materiales no son fáciles de hacer por lo que la idea puede llevar algunos años en llevarse a cabo”.


Autor: Belle Dumé
Fecha Original: 30 de julio de 2007
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