Apaguen los dispositivos electrónicos

Los dispositivos electrónicos son una parte cada vez más necesaria de nuestra vida diaria, hasta el punto de que es prácticamente imposible imaginársela sin estos instrumentos tecnológicos. Facilitan nuestro trabajo y definen nuestro modo de vida. Sin embargo, junto a las ventajas indudables de la difusión de dispositivos electrónicos en los sectores civil, militar y científico, existen dos grandes inquietudes: la primera, que el riesgo de interferencias electromagnéticas (EM) se está convirtiendo en un problema cada vez mayor, y la segunda, que la exposición a campos EM de baja y alta frecuencia causa preocupaciones de salud pública.

Se han realizado numerosos estudios en todo el mundo con el fin de desarrollar técnicas y materiales eficaces a la hora de aislar los campos de radiofrecuencia, las microondas y los campos magnéticos de baja frecuencia. La reducción de los niveles del campo electromagnético impide que un dispositivo electrónico como el teléfono móvil se vea afectado por las radiaciones procedentes de fuentes externas y reduce al mínimo sus propias emisiones para evitar el acoplamiento con otros equipos (como los aparatos electrónicos de un avión). Otro aspecto importante es la necesidad de disminuir el contacto de la población con campos de nivel elevado y, de esa forma, cumplir los límites marcados por la ley.

Una dificultad para producir materiales de aislamiento surge cuando la gente necesita ver las áreas en las que se requieren los escudos; el material protector debe ser, además de eficaz, transparente. Por ejemplo, el cristal y los plásticos transparentes como el policarbonato son buenos aislantes eléctricos, pero, como no conducen la corriente, no sirven para el aislamiento EM.

Estas dificultades han hecho que, con los años, se hayan buscado otras soluciones tecnológicas: mallas metálicas y polvo metálico dentro de cristal o de una matriz de plástico; finas láminas de óxidos semiconductores de banda prohibida ancha como el indio y óxido de estaño (ITO); láminas finísimas de metal. Por desgracia, todas estas soluciones tienen inconvenientes importantes que limitan su uso a aplicaciones específicas. Las barreras protectoras con mallas metálicas pueden reducir enormemente el campo EM, pero su transparencia en el ámbito visible no pasa del 50-60% y no sirven para escudos ligeros. Las láminas de ITO tienen una buena transparencia óptica, de hasta el 90%, y son relativamente baratas, pero su capacidad aislante es bastante escasa, porque no garantizan más que una eficacia de unos 20 30 decibelios. Las capas de oro de alta transparencia ofrecen buena protección, pero son muy caras.

En los últimos años, mis investigaciones y las de otros colegas en el CNIS, en colaboración con el Centro de Investigaciones de ENEA, se han centrado en el diseño, producción y caracterización experimental de prototipos de escudos EM multifuncionales y ligeros. Desde el punto de vista estructural, el escudo innovador es fundamentalmente un material multicapas (MM), hecho de una serie de capas metálicas nanométricas y dieléctricas/semiconductoras, depositadas sobre un sustrato de plástico o polímero. La elección óptima de materiales, secuencia y grosor de las capas de la estructura se define maximizando las propiedades ópticas y de protección de las radiofrecuencias.

Los resultados de los experimentos, de acuerdo con las predicciones teóricas, muestran una eficacia aislante superior a 40 decibelios hasta 8 gigahertzios y una transmisión óptica de aproximadamente el 70% en situaciones normales.

Un problema interesante es que los escudos transparentes tapan las ondas EM tanto deseadas como indeseadas. En consecuencia, la presencia de escudos transparentes de alto rendimiento en las ventanas de un edificio o un vehículo podrían impedir el uso de sistemas de comunicación sin hilos. A fin de solucionarlo, se ha utilizado la nueva MM para diseñar superficies selectivas de la frecuencia (FSS) que sean óptimamente transparentes. Una FSS es una colección bidimensional de dibujos metálicos periódicos impresos sobre un sustrato dieléctrico que actúa como filtro para las ondas EM. En el caso de las nuevas FSS, se han optimizado la forma y el tamaño de los distintos fragmentos para obtener un comportamiento de paso de banda con una capacidad máxima de transmisión de unos 0,9 o 1,8 gigahertzios, es decir, unas frecuencias asociadas normalmente a la comunicación de telefonía móvil GSM y la atenuación de varios decibelios en las frecuencias superiores e inferiores.

También hemos demostrado que es factible y recomendable utilizar el MM como un escudo activo para mitigar los campos magnéticos de baja frecuencia. La solución propuesta de aislamiento selectivo es especialmente apropiada para la protección de ventanas y escaparates, con lo que se evita la instalación de rejillas que pueden crear una barrera óptica. De hecho, la capa de MM puede aplicarse sobre la superficie concreta que se desea aislar, de tal forma que constituye la vía conductora para la corriente inyectada del circuito activo del escudo. Esta posibilidad sugiere que las ventanas laminadas de los aviones pueden servir de circuitos calentadores eléctricos para facilitar la eliminación del hielo y la condensación en los aparatos.

Nuestras futuras investigaciones incluirán el empleo del material multicapas para controlar la radiación de infrarrojos, que es responsable de la acumulación de calor y las dispersiones térmicas en los edificios.

En conclusión, nuestras investigaciones muestran que es posible fabricar pantallas transparentes para aislar los campos electromagnéticos con varias funciones y capacidades interesantes; la más notable de ellas es que permiten el acceso visual a los dispositivos electrónicos sin interferir en la protección del público.

Alessio Tamburrano, Universidad de Roma-La Sapienza, institución miembro de la plataforma para promover el talento y difundir las ideas más innovadoras Atomium Culture Traducción: María Luisa Rodríguez Tapia