Cristales de luz y cristales de onda

La mayor¨ªa de los grandes avances tecnol¨®gicos se han basado en el conocimiento de las propiedades de los materiales. Con estos materiales, el hombre, desde la edad de piedra hasta nuestros d¨ªas ha inventado herramientas que han mejorado su calidad de vida.En toda la historia de la humanidad, las herramientas, desde las m¨¢s sencillas hasta las m¨¢s sofisticadas, han requerido el control y dise?o de materiales con propiedades mec¨¢nicas espec¨ªficas. Este siglo se ha distinguido, sin embargo, porque la investigaci¨®n y la tecnolog¨ªa se ha dirigido, adem¨¢s, al control de las propiedades el¨¦ctricas y electr¨®nicas de los materiales. Los avances en la f¨ªsica de los cristales semiconductores han permitido el descubrimiento de dispositivos que, como el transistor, han revolucionado la industria electr¨®nica.

En las ¨²ltimas d¨¦cadas ha emergido una nueva frontera en F¨ªsica: el control directo de las propiedades ¨®pticas de los materiales. Un claro ejemplo es el de la fibra ¨®ptica. Por otra parte, en los a?os ochenta, varios autores mostraron que si un material transparente se llenaba de agujeros peri¨®dicamente distribuidos, este material se tornaba opaco para determinadas frecuencias de la luz. Estos miateriales se denominaron cristales de luz. As¨ª como en cristales, los electrones s¨®lo pueden residir en determinadas zonas de energ¨ªa, en los cristales de luz, ¨¦sta s¨®lo se puede propagar en determinas franjas de energ¨ªa. Los cristales de luz tienen una enorme importancia, tanto en el aspecto estrictamente cient¨ªfico como en su aplicaci¨®n tecnol¨®gica. En el aspecto b¨¢sico supone recorrer un camino, semejante al desarrollo por la teor¨ªa electr¨®nica de cristales en la primera mitad de ese siglo. Por otra parte se podr¨¢n estudiar cuestiones fundamentales de la f¨ªsica como la interacci¨®n luz-materia o fen¨®menos de localizaci¨®n, que hasta ahora eran impensables a nivel experimental. La potencial aplicaci¨®n de estos materiales a dispositivos es enorme. Por ejemplo, se podr¨¢n fabricar l¨¢seres de alt¨ªsima eficiencia. Tambi¨¦n se podr¨¢n dise?ar materiales transparentes, u opacos para determinadas frecuencias con aplicaci¨®n en la industria civil o militar en campos tales como las telecomunicaciones, optoelectr¨®nica, inform¨¢tica, etc¨¦tera.

Una de las grandes ventajas de los cristiales de luz es que toda la teor¨ªa que los gobierna es igualmente aplicable a otro tipo de ondas, La luz corresponde a una peque?a parte del espectro de las ondas electromagn¨¦ticas. Este espectro cubre desde los rayos gamma hasta las ondas de radio pasando por las microondas, la radiaci¨®n infrarroja, etc¨¦tera. Adem¨¢s, existen otro tipo de ondas, c¨®mo las ac¨²sticas o las el¨¢sticas en donde la teor¨ªa es muy similar. Por tanto pod¨ªamos decir que los cristales de luz corresponden a una peque?a parcela de un campo mucho m¨¢s amplio que podemos llamar cristales de ondas.

Recientemente, un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) y del departamento de F¨ªsica Aplicada de la Universidad Polit¨¦cnica de Valencia hemos probado que determinadas esculturas de la corriente minimalista pueden presentar propiedades de cristal de sonido. Este efecto se ha comprobado en una obra del escultor Eusebio Sempere (expuesta en la Fundaci¨®n Juan March de Madrid) que consiste en una distribuci¨®n peri¨®dica de cilindros de acero. El trabajo, publicado en la revista Nature, abre nuevas posibilidades para el dise?o de elementos ac¨²sticos activos (altavoces, micr¨®fonos) o pasivos (pantallas ac¨²sticas) basados en principios completamanete diferentes de los hasta ahora conocidos.