La ingeniería electromagnética

La ingeniería electromagnética es una rama de la física aplicada, con tal velocidad de desarrollo, que en un futuro inmediato los ingenieros electromagnéticos serán indispensables en una nueva e importante área emergente: la ahora denominada Estructura de Onda de la Materia (Wave Structure of Matter, WSM).

La razón principal es la capacidad de penetración de la tecnología electromagnética, donde ingenieros especializados serán necesarios para el diseño de sistemas relacionados con la tecnología WSM. Por ejemplo, en muy altas frecuencias, en sistemas tales como, redes inalámbricas de comunicaciones, chips de computadores, redes ópticas, antenas, y en frecuencias muy bajas, en extracción de energía, en dispositivos de almacenamiento de energía y en sistemas relacionados con un Enfoque Métrico de la Ingeniería (Metric Engineering Approach, MEA), en propulsión con campos electromagnéticos.

La dificultad y la complejidad de las leyes que gobiernan el diseño de sistemas relacionados con la ingeniería electromagnética, indican que la teoría y el análisis del electromagnetismo es una ciencia en continua evolución y es un área activa de investigación que ha atraído el interés de matemáticos, científicos de la computación y de los ingenieros. Sin embargo, un buen entendimiento del análisis electromagnético moderno requiere de un profundo conocimiento de la física, habilidad para el análisis matemático y del conocimiento de los algoritmos numéricos utilizados en computación. Aunque algunas universidades enfatizan en el análisis computacional del electromagnetismo, tenemos que ser concientes de que un estudiante de ingeniería electromagnética debe entender los conceptos de física involucrados y desarrollar intuición y entendimiento de los problemas a resolver. Estas habilidades son importantes tanto para el análisis como para el diseño. Por lo tanto, es importante formar a los estudiantes de postgrado en los métodos modernos del análisis electromagnético, y en las nuevas teorías tales como: metamateriales, electrodinámica quiral y electrogravedad. Por ejemplo, el análisis electromagnético quiral debe incluir, entre otros, los conceptos de ondas polarizadas circularmente, ondas superficiales, ondas que se arrastran (creeping waves), ondas laterales, modos guiados, modos evanescentes, modos radiantes y los modos filtrados (leaky modes). Todo esto en la física de altas frecuencias donde la dualidad onda/partícula emerge como un nuevo enfoque físico de las interacciones electromagnéticas de la WSM.

Recientemente se han producido avances en la WSM, por ejemplo, en microcircuitos industriales y en electrodinámica, donde existen corrientes de lazos cerrados de ondas de electrones, siendo el electrón no una partícula puntual sino una estructura de onda. Aquí la mayoría de las aplicaciones, como ser nanotubos quirales y sustratos de metamateriales para uso en microcircuitos, requiere de la comprensión del comportamiento de la materia en "dimensiones muy pequeñas", donde la aproximación de la partícula falla y la WSM se hace necesaria para entender que ocurre cuando interactúan diferentes sustratos, a nivel químico, eléctrico o biológico. A nivel de microestructuras, empresas como Intel están empezando a utilizar biología y genética en las técnicas de fabricación de dispositivos orgánicos, usando partes biológicas para sintetizar filamentos quirales de DNA (Deoxyribonucleic acid), donde las ondas que se propagan son equivalentes a las WSM. Por otra parte a nivel macroscópico, para entender adecuadamente la naturaleza de la interacción entre un campo electromagnético de muy alta frecuencia con la materia, debemos considerar la electrodinámica quiral relacionada con la relatividad. Un ejemplo relevante es el diseño de nuevos sistemas GPS

...