Anisótropo

El adjetivo anisótropo se emplea en el terreno de la física para calificar al cuerpo o a la sustancia que, de acuerdo a la dirección en que se analiza, presenta propiedades físicas diferentes. Un elemento anisótropo, de este modo, se diferencia de uno isótropo, cuyas propiedades físicas son idénticas en todas las direcciones.

Propiedades y dirección

En los anisótropos, la temperatura, la elasticidad y la conductividad, entre otras propiedades, cambian de acuerdo a la dirección en que se examinan. Siempre que una propiedad física esté en condiciones de representarse a través de una magnitud tensorial puede evidenciar un comportamiento anisótropo.

Para conocer la simetría que tiene una propiedad, se recurre a grupos matemáticos. De este modo, un subgrupo que forma parte de un grupo de simetría de rotaciones permite caracterizar la clase de anisotropía que tiene una determinada propiedad.

Si la propiedad no varía ante la influencia del grupo de rotaciones del espacio tridimensional, no tiene anisotropía. Por el contrario, puede decirse que presenta isotropía.

Para la óptica

La anisotropía suele ser examinada en el terreno de la óptica. Cuando hay un medio anisótropo, se registran cambios en los índices de refracción: la luz, en este marco, se transmite a distintas velocidades según las direcciones que se consideren. Existe, pues, un intervalo de índices de refracción.

El medio anisótropo, por otro lado, produce una doble refracción. Esto se debe a que la luz con incidencia perpendicular a la superficie se divide en dos rayos, los cuales se desplazan por el medio con distintos recorridos y diferentes velocidades.

Tipos

Los anisótropos se pueden agrupar en diferentes tipos, teniendo en cuenta diferentes características de las propiedades que se ven afectadas. Esta clasificación abarca diversas áreas de la ciencia y la tecnología. Veamos a continuacion algunos de los más importantes tipos de anisotropía:

anisotropía magnética: se refiere a la dependencia direccional de las propiedades magnéticas. Un material magnéticamente anisotrópico puede tener diferentes características magnéticas en diferentes direcciones. Esto puede deberse a la estructura cristalina del material, a la presencia de campos magnéticos externos o a otros factores;
anisotropía óptica: un material ópticamente anisotrópico muestra diferentes índices de refracción o transmitancia de la luz en diferentes direcciones. La causa puede ser la estructura molecular o cristalina del material, lo que afecta la interacción de la luz con el material;
anisotropía térmica: la dependencia direccional de las propiedades térmicas. Un material térmicamente anisotrópico puede conducir el calor de manera diferente en diferentes direcciones. Las razones pueden ser la estructura cristalina, la orientación de los enlaces químicos o la presencia de defectos en el material;
anisotropía elástica: un material elásticamente anisotrópico presenta diferentes módulos de elasticidad o coeficientes de Poisson en diferentes direcciones. Esto puede ocurrir por la orientación de los cristales, la estructura molecular o la presencia de discontinuidades;
anisotropía de transporte: se refiere a la dependencia direccional de las propiedades de transporte, como la conductividad eléctrica o la conductividad térmica. El material conducirá la electricidad o el calor de manera diferente en diferentes direcciones debido a la estructura cristalina, la orientación de los dominios o la presencia de defectos.

Aplicaciones de la anisotropía

La anisotropía tiene una amplia variedad de aplicaciones en diversos campos científicos y tecnológicos, como ser:

• electrónica y dispositivos semiconductores: la anisotropía magnética se utiliza en la fabricación de dispositivos de almacenamiento de datos, como discos duros y memorias de estado sólido. Los materiales magnéticamente anisotrópicos permiten el almacenamiento y la lectura de datos mediante la manipulación de la dirección de magnetización;


El estudio de los materiales anisótropos se aplica en campos como la electrónica, la geofísica y la óptica.

• geofísica: se utiliza en estudios geofísicos para comprender las propiedades de la Tierra. Por ejemplo, la anisotropía sísmica se utiliza para determinar la estructura de la corteza terrestre y la presencia de minerales en el subsuelo;
• óptica y cristalografía: la anisotropía óptica es fundamental en el estudio de cristales y materiales cristalinos. Permite el análisis de la difracción de rayos X y la determinación de la estructura cristalina de los materiales, así como la producción de materiales ópticos con propiedades específicas.