En colaboración con científicos del Department of Mechanical Engineering del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés), investigadores del Instituto de Física de la BUAP (IFUAP) diseñarán y fabricarán una nueva clase de metamateriales “inteligentes”, con aplicaciones potenciales en el control de ondas elásticas y acústicas. A través de este proyecto, la BUAP se convertirá en institución pionera en el campo.
Este proyecto innovador es respaldado por el programa The MIT?Mexico? Benemérita Universidad Autónoma de Puebla Seed Fund: fondo semilla financiado por la Máxima Casa de Estudios en Puebla, para impulsar proyectos científicos de trascendencia global, así como la colaboración entre investigadores de ambas instituciones.
Este es uno de los primeros resultados del convenio de colaboración firmado por el Rector de la BUAP, Alfonso Esparza Ortiz, y Griselda Gómez, directora administrativa del Programa para México del International Science and Technology Iniciatives del MIT, en mayo de 2014.
Para alcanzar los objetivos del proyecto, los investigadores Felipe Pérez Rodríguez y Ana Lilia González Ronquillo, del Cuerpo Académico de Materiales Avanzados del IFUAP, y Anatolii Konovalenko, estudiante del Doctorado en Ciencias, desarrollan una teoría de homogeneización para el diseño de metasólidos, que son metamateriales en estado sólido cuyo comportamiento se asemeja al de un líquido.
Mientras tanto, el grupo del MIT, encabezado por el profesor asociado Nicholas Xuanlai Fang, colaborará en la fabricación y caracterización de los metamateriales elásticos diseñados en el IFUAP. A través de proyectos científicos de alto impacto global como éste, “podremos diseñar materiales con las propiedades que uno desee, para diversos fines, en todos los ámbitos de desarrollo humano, como el industrial, el área médica, entre otros”, explicó Pérez Rodríguez.
Los metamateriales son estructuras artificiales creadas a partir de otros materiales; sus propiedades físicas son distintas a las de sus componentes. Con la teoría de homogeneización realizada por investigadores del IFUAP, se logra proponer los parámetros necesarios para que las propiedades de todos los componentes de un metamaterial se comporten como un medio totalmente homogéneo, como un material nuevo con propiedades únicas.
Esta teoría define las estructuras -como están distribuidos cada uno de los componentes del metamaterial- y establece los referentes de esos componentes, para obtener lo parámetros efectivos del metamaterial: “aquéllos que logran que el metamaterial se comporte como si fuera un medio homogéneo”, indicó.
A partir de esta aportación teórica, que deriva en modelos, se obtienen metamateriales con características inesperadas; es decir, con propiedades que ninguno de sus componentes posee por sí solos. Así, la BUAP en conjunto con el MIT serán instituciones pioneras en el diseño y fabricación de materiales inteligentes, capaces de controlar la propagación de ondas acústicas y elásticas.
Para comprender este tipo de sólidos es necesario considerar una mayor cantidad de parámetros, a diferencia de los modelos que explican el comportamiento de los materiales acústicos. La BUAP y la Universidad de Valencia, España, son de las pocas instituciones que trabajan teorías sobre cuerpos sólidos y de propiedades elásticas.
“En el MIT existe el equipo necesario para crear estos materiales, nosotros contamos con el diseño y la teoría. Colaboraremos para crear metasólidos y trabajaremos para que en un futuro en la BUAP podamos fabricar y caracterizar nuestros propios diseños, en un laboratorio propio”, señaló el doctor Felipe Pérez.
In collaboration with scientists from the Department of Mechanical Engineering from the Massachusetts Institute of Technology (MIT, for its acronym in English), researchers from the Institute of Physics of the BUAP (IFUAP) will design and fabricate a new class of «smart» metamaterials, with potential applications in the control of elastic and acoustic waves. Through this project, the BUAP will become a pioneer institution in the field.
This innovative project is supported by The MIT-Mexico- Autonomous University of Puebla Seed Fund program: seed fund financed by the Leading Academic in Puebla, to promote scientific projects of global significance, as well as collaboration between researchers from both institutions .
This is one of the first results of the collaboration agreement signed by the Rector of the BUAP, Alfonso Esparza Ortiz, and Griselda Gomez, Administrative Director for Mexico of the International Science and Technology Initiatives MIT in May 2014.
To achieve the project objectives, researchers Felipe Pérez Rodríguez and Ana Lilia Gonzalez Ronquillo, the Academic Board for Advanced Materials IFUAP, and Anatolii Konovalenko, a doctoral student in Sciences, developed a theory of homogenization for designing metasólidos, which are metamaterials solid state whose behavior resembles that of a liquid.
Meanwhile, the MIT group, led by Associate Professor Nicholas Fang Xuanlai, assist in the fabrication and characterization of elastic metamaterials designed in IFUAP. Through scientific projects of high global impact like this, «We can design materials with the properties you want, for various purposes, in all areas of human development, such as industrial, medical area, among others,» said Pérez Rodríguez .
Metamaterials are artificial structures created from other materials; its physical properties are different from those of its components. With the theory of homogenization by researchers IFUAP, it is possible to propose the necessary parameters for the properties of all the components of a metamaterial behave like a completely homogeneous medium, such as a new material with unique properties.
This theory defines like structures are distributed each metamaterial- components and establishes the referents of these components to get the actual parameters of the metamaterial, «those who manage the metamaterial behaves like a homogeneous medium» he said.
From this theoretical contribution, resulting in models metamaterials with unexpected characteristics are obtained; ie, with properties that none of its components alone possesses. Thus the BUAP in conjunction with MIT will pioneering institutions in the design and manufacture of intelligent, able to control the propagation of acoustic and elastic waves materials.
To understand this type of solids is necessary to consider a greater number of parameters, unlike the models explaining the behavior of acoustic materials. The BUAP and the University of Valencia, Spain, are among the few institutions working theories on solid and elastic properties of bodies.
«There is the need to create these materials team at MIT, we have design and theory. Metasólidos collaborate to create and work for a future in the BUAP can fabricate and characterize our own designs in our own laboratory, «said Dr. Felipe Pérez.
