Lente capaz de enfocar sin cambiar de forma ni posición física

El vidrio pulido ha sido el material clave de microscopios, telescopios, cámaras fotográficas y otros aparatos de procesamiento visual desde siempre. Su curvatura de alta precisión permite que las lentes enfoquen la luz y produzcan imágenes nítidas, tanto si el objeto que se ve es una célula, la página de un libro o una galaxia lejana.

Cambiar el enfoque para ver con claridad a todas estas escalas suele requerir mover físicamente una lente, inclinándola, deslizándola o desplazándola de otro modo, normalmente con la ayuda de piezas mecánicas que hacen más voluminosos a microscopios y telescopios.

Ahora, el equipo de Tian Gu, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha fabricado una "metalente" sintonizable que puede enfocar objetos a múltiples profundidades, sin cambiar su posición ni su forma física. La lente no está hecha de vidrio sólido, sino de un material transparente con "cambio de fase" que, tras calentarse, puede reorganizar su estructura atómica y cambiar así la forma en que el material interactúa con la luz.

Los investigadores hicieron en la superficie del material un grabado muy específico, con estructuras minúsculas siguiendo patrones precisos que funcionan juntas como una "metasuperficie" para refractar o reflejar la luz de formas únicas. Cuando las propiedades del material cambian, la función óptica de la metasuperficie varía en consecuencia. Cuando el material está a temperatura ambiente, la metasuperficie enfoca la luz de un modo que permite obtener una imagen nítida de un objeto a cierta distancia. Tras calentar el material, su estructura atómica cambia y, a raíz de ello, la metasuperficie redirige la luz de un modo que permite enfocar un objeto más lejano.

La metalente vista a través de un microscopio óptico. (Foto: cortesía de los investigadores. CC BY-NC-ND 3.0)

De esta manera, la nueva metalente puede ajustar su enfoque sin necesidad de voluminosos elementos mecánicos. El novedoso diseño, que actualmente permite tomar buenas fotos dentro de la banda infrarroja, podría hacer posible la fabricación de dispositivos ópticos más livianos, como visores térmicos en miniatura para drones, cámaras térmicas ultracompactas para teléfonos móviles y gafas de visión nocturna baratas.

"Los resultados demuestran que nuestra lente ultrafina sintonizable, sin piezas móviles, puede conseguir imágenes sin aberraciones de objetos superpuestos situados a diferentes profundidades, rivalizando con los sistemas ópticos tradicionales y voluminosos", enfatiza Gu.

Gu y sus colegas han publicado los resultados de su trabajo de investigación y desarrollo en la revista académica Nature Communications. (Fuente: NCYT de Amazings)