El portero de las ondas: un metamaterial japonés promete eliminar las interferencias para siempre

Científicos japoneses han desarrollado una solución revolucionaria para combatir las interferencias en las comunicaciones inalámbricas. Han creado una “superficie inteligente” capaz de filtrar señales no deseadas sin necesidad de energía adicional ni complejos algoritmos.

La miniaturización de circuitos y la evolución de las transmisiones remotas han transformado radicalmente nuestra vida cotidiana. Sin embargo, el uso de frecuencias cada vez más altas trajo consigo un problema persistente: la propagación multitrayecto de las ondas. Es decir, las ondas electromagnéticas llegan al receptor por distintos caminos —unas directamente, otras tras reflejarse en edificios, el suelo u objetos cercanos.

El resultado: pérdida de información, señales desvanecidas y errores de transmisión. En la era analógica, esto se traducía en “fantasmas” en la imagen del televisor. Hoy, afecta directamente a la calidad del Wi-Fi, el 5G y demás tecnologías inalámbricas.

Hasta ahora, la ingeniería no había podido resolver este dilema por dos razones clave. Primero, las ondas reflejadas tienen la misma frecuencia que la señal útil, lo que inutiliza los métodos clásicos de filtrado. Segundo, los ángulos desde los que llegan las interferencias cambian constantemente y son impredecibles.

Los materiales tradicionales con propiedades lineales y constantes en el tiempo (LTI) simplemente no sirven. Y aunque los sistemas activos de filtrado funcionan, dependen de alimentación continua y componentes caros.

Aquí es donde entra la innovación del equipo liderado por el profesor asociado Hiroki Wakatsuchi del Instituto Tecnológico de Nagoya. Su solución utiliza un metamaterial: una estructura compuesta por celdas repetidas, cada una equipada con un transistor MOSFET que actúa como interruptor automático. Según la diferencia de voltaje entre sus terminales, el dispositivo abre o cierra el paso de corriente, alterando dinámicamente las propiedades del material sin necesidad de control externo.

¿El resultado? Una superficie que se adapta sola. Cuando llega la señal principal, el material ajusta su conductividad para dejarla pasar. Pero esa misma interacción desencadena transformaciones en las celdas vecinas, modificando la resistencia eléctrica en zonas adyacentes —lo que cambia cómo se comporta el material ante las próximas ondas entrantes.

Este reajuste bloquea eficazmente las interferencias, incluso cuando provienen de distintos ángulos. El principio recuerda al sistema inmunológico: al detectar una amenaza, el cuerpo la combate y además la “memoriza” para futuras respuestas rápidas. De forma parecida, esta “meta-superficie” retiene los rasgos de la señal original y filtra sus réplicas reflejadas.

Para probar la idea, el equipo construyó un prototipo en forma de prisma hexagonal, cubierto por el metamaterial. En su interior, colocaron un receptor, mientras que varias fuentes emisoras apuntaban a diferentes caras, simulando un entorno real de múltiples trayectorias.

Los resultados superaron las expectativas. El sistema amplificó la señal útil en 10 decibelios y suprimió las demás, independientemente de su trayectoria. Por primera vez, se logró crear un filtro pasivo que distingue entre ondas electromagnéticas de idéntica frecuencia que llegan desde distintas direcciones.

“El enfoque que proponemos es radicalmente distinto a lo existente”, señala Wakatsuchi. Su gran ventaja: no requiere algoritmos ni procesamiento digital. Esto allana el camino para crear dispositivos accesibles, especialmente útiles en el Internet de las Cosas.

A diferencia de las antenas adaptativas actuales, esta solución no necesita corriente eléctrica. Aunque el prototipo se basa en semiconductores convencionales y una arquitectura sencilla, los investigadores creen que con tecnología más avanzada los resultados podrían mejorar notablemente.

Y su utilidad va más allá del filtrado. “Esta idea abre la puerta a una nueva era en tecnología de radiofrecuencia”, afirma el líder del proyecto. Entre las aplicaciones más prometedoras se encuentran antenas de nueva generación, sensores ultrasensibles, sistemas de imagen y paneles reflectantes programables. Pero sobre todo, esta innovación es clave para redes de bajo coste, donde la electrónica tradicional resulta inviable por su precio.