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Mediante el uso de materiales exóticos artificiales, los científicos de la Universidad de Duke y Boston College han logrado mejorar en gran medida las fuerzas del electromagnetismo (EM), una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza, sin dañar a los seres vivos ni  el equipo eléctrico. Este hallazgo teórico podría tener implicaciones para  amplia gama de aplicaciones tales como trenes de levitación magnética, que circulan por encima del suelo sin tocarlo y son impulsados por imanes.

EM se compone de dos tipos de campos,  eléctricos y magnéticos.Las fuentes de corriente alterna generan campos eléctricos y magnéticos, y si uno de ellos es ascendente conduce a la disminución del otro. Los campos eléctricos causan problemas si son  demasiado intensos.

«Para cualquier aplicación del EM que se ocupe de las cosas a escala humana son necesarios  campos EM  de alta intensidad para la generación de una fuerte fuerza EM e interfieren con otros dispositivos puediendo ser perjudiciales para los tejidos biológicos, incluyendo los seres humanos», dijo Yaroslav Urzhumov, profesor asistente de investigación en el Ingeniería Eléctrica y Computación de la Universidad de Duke, Facultad de Ingeniería.

«La gravedad de este problema se reduce sustancialmente si los campos son en su mayoría magnéticos, ya que las sustancias biológicas y la mayoría de los materiales convencionales son transparentes a los campos magnéticos», dijo Urzhumov. «Si bien no podemos eliminar por completo el campo eléctrico, una metamaterial magnéticamente activo, teóricamente podría reducir la cantidad de corriente necesaria para generar un campo magnético lo suficientemente intenso, reduciendo los campos eléctricos parásitos en el medio ambiente y hacer los sistemas EM de alta potencia  más seguros. »

Los resultados de Urzhumov Fueron el análisis publicado en línea en la revista Physical Review B, y el equipo de investigación contó con el apoyo de Air Force Office of Scientific Research.

La solución a este problema de la capacidad para la fabricación de materiales exóticos compuestos conocidos como metamateriales, que no son tanto una sola sustancia, el propósito es diseñar una estructura para exhibir  propiedades que no pueden encontrarse fácilmente en la naturaleza. Estos  metamateriales pueden ser fabricados en una matriz ilimitada de tamaños, formas y propiedades dependiendo de su uso previsto.

En el ejemplo de levitación magnética de trenes, electroimanes convencionales podría complementarse con un metamaterial, que ha sido diseñados para producir intensidades significativamente más altas de campos magnéticos con la misma cantidad de electricidad.

«El metamaterial debe ser capaz de aumentar la fuerza magnética, sin aumento de la corriente eléctrica en la bobina de la fuente», dijo Urzhumov. «El fenómeno de la resonancia superficial magnetostática podría permitir a los sistemas de levitación magnética  incrementar la masa de los objetos que levitan en un orden de magnitud, mientras que se sigue utilizando la misma cantidad de electricidad».

EM se utiliza actualmente en una serie de dispositivos y aplicaciones, que van desde «pinzas ópticas» subatómicas los científicos manipulan  las partículas microscópicas con rayos láser, hasta armas potencialmente muy destructivos.

Fuente: Yaroslav Urzhumov, Wenchen Chen, Chris Bingham, Willie Padilla, David Smith. Magnetic levitation of metamaterial bodies enhanced with magnetostatic surface resonances. Physical Review B, 2012; 85 (5) DOI:10.1103/PhysRevB.85.054430