Metamateriales y sus Aplicaciones en Electrónica

Metamateriales y sus Aplicaciones en Electrónica y Física
Ronald Barcia Macías
Escuela de Ingeniería Electrónica en Control y Redes Industriales, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Riobamba, Ecuador.
rbarcia_m93@hotmail.com
Abstract. - This paper aims to show, in general, the materials known as metamaterials and their various applications and emphasizing in the applications in electronicengineering and physics. There is no a universally accepted definition of metamaterial, but in the broadest sense, would be materials that have unique electric and magnetic properties not found in nature or in other materials. The properties of metamaterials, which will be explained in this article, give the possibility to large applications in technology development, mainly in the field ofoptics and electromagnetism.
Index Terms. – Conductivity, Electrical Permittivity, Magnetic Permeability, Metamaterial, Refractive Index.
Resumen. - Este artículo tiene como objetivo dar a conocer, de forma general, los materiales conocidos como metamateriales, así como sus distintas aplicaciones y haciendo énfasis en aplicaciones en ingeniería electrónica y física. No hay una definición universalmenteaceptada de metamaterial, pero en el sentido más amplio, serían materiales que presentan propiedades eléctricas y magnéticas inusuales, que no se encuentran en la naturaleza o en otros materiales. Las propiedades de los metamateriales, las cuales serán explicadas en este artículo, dan la posibilidad a grandes aplicaciones en el desarrollo tecnológico, fundamentalmente en el campo de la óptica yel electromagnetismo.
Términos Clave. – Conductividad, Índice de refracción, Permitividad Eléctrica, Permeabilidad Magnética, Metamaterial.
I. INTRODUCCIÓN
Diferentes fueron los científicos que realizaron estudios y aportes a la óptica y un problema fundamental era la propagación de la luz donde los diferentes fenómenos denominados Difracción e Interferencia no son muy importantes. Hoy en día esimportante poder resolver los diferentes problemas que día a día se impone por el creciente desarrollo de la tecnología, se nos impone ya grandes desafíos en este campo y el hombre trata por ello de ir explorando más y más el conocimiento y descubriendo todo el universo de su conocimiento y además ir haciéndola lo más ventajosa y económica posible.
En el año 1996 un físico llamado Víctor Veselago,publica un artículo titulado "Electrodinámica de sustancias con permeabilidades magnéticas y eléctricas simultáneamente negativas" [1] y su estudio proponía un análisis bastante poco inusual para el momento e igual de inusuales serían los resultados a los que llegaría. Primero planteaba que de acuerdo a las ecuaciones de Maxwell sería posible la propagación de una onda en un medio hipotéticocon valores de permeabilidad magnética y permitividad eléctrica simultáneamente negativos, planteando además las singulares propiedades electromagnéticas de estos medios, así como el índice de refracción negativo, el efecto Doppler inverso, la inversión de la radiación de Vavilov–Cherenkov y el anti paralelismo presente entre la velocidad de grupo y la velocidad de fase serían algunas de lascaracterísticas más distintivas de estos medios.
Ya para la década de los 90 aparecen las primeras propuestas para llevar a la práctica dichos materiales donde se utilizan estructuras periódicas, que combinan medios con Permitividad Eléctrica y Permeabilidad Magnética lo que en este caso son negativas. Por ello se plantea que hoy existe la posibilidad de controlar las propiedades electromagnéticas de estasestructuras y esto a su vez abre un amplio horizonte de investigación para el Electromagnetismo Avanzado. Las reducidas dimensiones de estas estructuras, en términos de longitud de onda y sus propiedades electromagnéticas, las hacen atractivas para el diseño de dispositivos que combinen un gran nivel de compactación y elevadas prestaciones en cuanto a ancho de banda y eficiencia.
A finales del...