Durante más de 500 años, los seres humanos han dominado el arte de refractar la luz dando forma al vidrio en lentes y luego doblando o combinando esos lentes para amplificar y aclarar imágenes tanto de cerca como de lejos.
Pero en la última década, un grupo dirigido por el científico Federico Capasso de la Universidad de Harvard ha comenzado a transformar el campo de la óptica mediante la ingeniería de metasuperficies ópticas planas, empleando una serie de millones de pilares de cuarzo diminutos microscópicamente delgados y transparentes para difractar yMoldea el flujo de luz de la misma manera que una lente de vidrio, pero sin las aberraciones que naturalmente limitan el vidrio.
La tecnología fue seleccionada entre las 10 principales tecnologías emergentes por el Foro Económico Mundial WEF en 2019, que señaló que estas lentes cada vez más pequeñas y claras pronto comenzarían a verse en teléfonos con cámara, sensores, líneas de fibra óptica ydispositivos de imágenes médicas, como endoscopios.
"Reducir el tamaño de las lentes que utilizan los teléfonos móviles, computadoras y otros dispositivos electrónicos ha superado las capacidades de las técnicas tradicionales de corte y curvado de vidrio", según el WEF ... ". Estas lentes diminutas, delgadas y planas podrían reemplazarlentes de vidrio voluminosos existentes y permiten una mayor miniaturización en sensores y dispositivos de imágenes médicas ".
Hacer metalentes 'reconfigurables'
Ahora, el profesor de física de la Universidad Case Western Reserve, Giuseppe Strangi, y sus colaboradores de Harvard han dado un paso para hacer que estas "metalentes" sean aún más útiles, haciéndolas reconfigurables.
Lo hicieron aprovechando las fuerzas a nanoescala para infiltrar cristales líquidos entre esos pilares microscópicos, lo que les permitió dar forma y difractar la luz de formas completamente nuevas, "sintonizando" el poder de enfoque, dijo Strangi.
Los cristales líquidos son especialmente útiles porque se pueden manipular térmica, eléctrica, magnética u ópticamente, lo que crea el potencial para las lentes flexibles o reconfigurables.
"Creemos que esto promete revolucionar la óptica tal como la conocemos desde el siglo XVI", dijo Strangi, cuyo laboratorio de nanoplasma en Case Western Reserve investiga la "óptica extrema" y la "interacción de la luz y la materia a nanoescala".entre otros asuntos.
Hasta hace poco, una vez que una lente de vidrio se formaba en una curva rígida, solo podía doblar la luz de una manera, a menos que se combinara con otras lentes o se moviera físicamente, dijo Strangi.
Las metalentes cambiaron eso, ya que permiten diseñar el frente de onda controlando la fase, la amplitud y la polarización de la luz.
Ahora, al controlar el cristal líquido, los investigadores han podido mover esta nueva clase de metalentes hacia nuevos esfuerzos científicos y tecnológicos para generar luz estructurada reconfigurable.
"Este es solo el primer paso, pero hay muchas posibilidades de usar estos lentes, y ya nos han contactado empresas interesadas en esta tecnología", dijo Strangi.
El documento que anuncia el avance fue publicado a principios de agosto por las Actas del Academia Nacional de Ciencias .
Strangi colaboró con varios otros investigadores en los Estados Unidos y Europa, incluidos los investigadores de Case Western Reserve Andrew Lininger y Jonathan Boyd; Giovanna Palermo de Universita 'della Calabria en Italia; y Capasso, Alexander Zhu y Joon-Suh Park of the JohnA. Paulson School of Engineering and Applied Sciences de la Universidad de Harvard.
Lininger dijo que parte del problema con las aplicaciones actuales de las metasuperficies es que su forma se fija en el punto de producción, pero "al permitir la reconfigurabilidad en la metasuperficie, estas limitaciones pueden superarse".
Capasso, quien fue pionero en el campo de la investigación de la óptica plana y en 2014 publicó por primera vez una investigación sobre metalentes, atribuyó a Strangi la idea de infiltrar las metalentes con cristales líquidos y dijo que esta innovación representa un paso hacia cosas aún más grandes.
"Nuestra capacidad para infiltrar de manera reproducible con cristales líquidos metalentes de última generación hechos de más de 150 millones de pilares de vidrio de nanoescala de diámetro y para cambiar significativamente sus propiedades de enfoque es un presagio de la ciencia y la tecnología emocionantes que espero salir de reconfigurableóptica plana en el futuro ", dijo Capasso.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Case Western Reserve . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :