Tal como os comentábamos al inicio del año en “7 materiales del futuro: Especial 100 posts”, uno de los materiales más interesantes para este 2020 son sin duda los metales transparentes. Esto metales parecen un producto sacado de la ciencia ficción como Star Trek, pero gracias a los últimos avances de la ciencia, ¡ahora son posibles!

¿Qué son los metales transparentes?

Hay distintos tipos de metales transparentes, ya que la propia definición de transparente es un poco ambigua. Primero hay que saber que ser transparente no quiere decir que no se pueda ver a simple vista, sino que, a ciertas longitudes de onda, un objeto no puede ser detectado. La forma más común de hablar de transparencia está referida a la longitud de onda de la luz perteneciente al rango visible. Por este motivo, lo que no vemos con nuestros ojos, decimos que es transparente, pero aun así hay otras muchas longitudes de onda como el infrarrojo, las microondas o los rayos X. Como ejemplo, algunos mandos a distancia transmiten la señal por infrarrojos, y las carcasas de los emisores y receptores son transparentes a la longitud de onda infrarroja, aunque el material no sea transparente en la longitud de onda visible.

Transparencia en la longitud de onda visible

Transparencia a la longitud de onda infrarroja

¿Cómo son los metales transparentes?

Una vez echa esta primera explicación, podemos contaros que la transparencia a la que nos estamos refiriendo para los metales en esta ocasión, es la del rango visible, lo que los engloba dentro de los materiales inteligentes  de mucho interés.

Debemos decir que casi cualquier material, incluidos los metales, en cantidades muy pequeñas, pueden ser transparente. Esto pasa, por ejemplo, al hacer recubrimientos metálicos de unos pocos nanómetros de espesor mediante técnicas como el PVD (Physical Vapour Deposition). En estas ocasiones, se pueden depositar finas capas de metales como el oro en distintos materiales, pudiéndose observar el color inicial del material, y no un acabado dorado como cabría esperar.

Coatings de PVD del mismo material sobre el mismo sustrato con distinto espesor

Este fenómeno de transparencia en capas finas se conoce desde hace mucho tiempo, y aunque es muy útil para realizar recubrimientos que aporten nuevas propiedades a los materiales, tiene sus aplicaciones limitadas, ya que la cantidad de material que se puede depositar sin perder la transparencia es baja.

Sin embargo, ahora se ha descubierto un método por el cual, usando nanopartículas y nanohilos de metal, se puede crear un metamaterial  en forma de láminas. Por el momento, los investigadores han realizado pruebas con láminas de oro de espesores tan elevados, que toda la luz incidente debería ser reflejada, y han conseguido pasar luz a través de ellas. Además, esta técnica de nanoestructuración, parece ser capaz de aportar estas propiedades de transparencia a cualquier tipo de metal, no solo al oro.

Aplicaciones y otras propiedades de los metales transparentes

Las aplicaciones de los metales transparentes obtenidos son diversas y variadas, ya que podrían sustituir a los vidrios convencionales en muchas de ellas. Por ejemplo, se podrían usar en pantallas de móviles, donde aportarían la transparencia necesaria, y además la resistencia de un metal, por lo que la rotura de las pantallas por golpes o impactos podría quedar en el pasado. Otra aplicación de gran interés sería por ejemplo en el sector de la construcción, donde se podrían llegar a construir edificios con elementos estructurales transparentes, pero de gran resistencia que ahora mismo no existen en el mercado convencional.

Otra de las propiedades interesantes de los metales frente a los vidrios y plásticos transparentes, es por ejemplo su alta conductividad térmica y eléctrica. Esto hace que sea posible por ejemplo crear circuitos eléctricos incluyendo partes transparentes y otras muchas aplicaciones todavía por descubrir.

Entre las aplicaciones más cercanas en las que están pensando los creadores de estos metales transparentes, se incluyen los componentes ópticos para análisis y comunicaciones o las células solares, donde son muy importantes los electrodos transparentes al tener un alto rendimiento.

Otros desarrollos de los metales transparentes

Si bien es cierto que la técnica que os hemos comentado para hacer invisibles los metales nos parece la más interesante y que puede trasladarse a priori a cualquier tipo de metal, es cierto que en los últimos años se han desarrollado otros tipos de técnicas para crear metales transparentes.

Una de ellas es por ejemplo la de la creación de metales correlacionados. Este tipo de metales se caracterizan por su estructura molecular única, que permite que los electrones se muevan dentro del metal como un líquido y no como una nube de gas como es habitual. Esto hace que la masa efectiva de los electrones cambie, para lo cual se necesitan metales en los cuales la interacción electrostática entre los electrones de carga negativa sea muy grande en comparación con su energía cinética, lo que limita el número de metales aptos para este proceso.

Os hemos mostrado que los metales transparentes ya no son magia ni ciencia ficción, sino que son una realidad, y aunque todavía estén en desarrollo mediante diversas técnicas, estamos seguros de que pronto se expandirán sus usos a multitud de aplicaciones.

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