Científicos crean un ojo electrónico «mejor» que el humano

Científicos de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de Harvard, han presentado una nueva generación de lentes artificiales que -dicen- son los más cercanos al funcionamiento del ojo humano. La investigación promete revolucionar el diseño de instrumentos ópticos en uso hoy en día, desde los grandes telescopios a las pequeñas cámaras, pasando por los dispositivos de Realidad Virtual / Aumentada.

El desarrollo tiene el nombre de «metalentes adaptativas» y es capaz de enfocar en tiempo real (como hace el ojo humano) gracias a un músculo artificial de elastómero. Incluso tiene capacidades que no puede ofrecer el ojo humano, como corregir dinámicamente aberraciones como el astigmatismo y el cambio de imagen, algo que el ojo humano no puede hacer naturalmente.

Este ojo electrónico está basado en una investigación anterior del mismo grupo de científicos y emplea un diseño de lente plana llamado metalens. Utiliza pequeñas nanoestructuras para enfocar la luz. De esta manera, puede enfocar todo el espectro de luz visible en un solo punto. Una gran ventaja frente a las lentes tradicionales que usan múltiples elementos para lograr la misma cualidad y por ello son tan voluminosas.

Los científicos también han conseguido que la producción de las metalentes puedan ser compatibles con la tecnología utilizada actualmente para fabricar circuitos integrados. «Esta investigación ofrece la posibilidad de unificar dos industrias, la fabricación de semiconductores y la fabricación de lentes, por lo que la misma tecnología utilizada para fabricar chips de computadora se utilizará para fabricar componentes ópticos basados ​​en este desarrollo», explican.

Los investigadores eligieron un elastómero dieléctrico delgado y transparente con baja pérdida, lo que significa que la luz viaja a través del material con poca dispersión, para unirse a la lente. «Los elastómeros son tan diferentes en casi todos los aspectos de los semiconductores que el desafío ha sido cómo combinar sus atributos para crear un dispositivo multifuncional novedoso y, especialmente, cómo diseñar una ruta de fabricación».

Para entender la importancia de esta investigación, conviene saber que todos los sistemas ópticos con múltiples componentes, desde cámaras hasta microscopios y telescopios, tienen ligeros desalineamientos o tensiones mecánicas dependiendo de la manera en que fueron construidos y su entorno de funcionamiento, lo que siempre causará pequeñas cantidades de astigmatismo y otras aberraciones. «El empleo de elementos ópticos adaptativos como estas metalentes son capaces de corregirlas en tiempo real«, asegura David Clarke, uno de los pioneros en la creación de los primeros microscopios electrónicos de barrido (SEM) a mediados de la década de 1960, que también ha colaborado con el equipo de Harvard.

Al igual que con cualquier tecnología nueva, es probable que pasen años antes de que estas metalentes lleguen al mercado de consumo en productos reales. Sin embargo, su potencial es innegable y combinado con los avances en minituarización de chips de computadoras, dispositivos como los visores de realidad virtual y aumentada podrían volverse lo suficientemente pequeños y cómodos para aumentar su atractivo. La investigación puede ser de utilidad en múltiples aplicaciones, desde grandes telescopios a cámaras fotográficas.