Ull artificial: els investigadors combinen metalls amb un múscul artificial

Inspirats en l'ull humà, els investigadors de l'Escola Harvard John A. Paulson d'Enginyeria i Ciències Aplicades (SEAS) han desenvolupat lents de metall (metal-lents) adaptatiu; essencialment, un ull artificial pla controlat electronicament. Els metalls adaptatius simultanis controlen tres dels principals contribuents a imatges borroses: focus, astigmatisme i canvi d'imatge.

Aquesta investigació combina els avenços en la tecnologia del múscul artificial amb la tecnologia de metalls per crear un sintonitzable metàl·lic que pugui canviar el focus en temps real, com ho fa l'ull humà. De fet, es va un pas més enllà per construir la capacitat de corregir dinàmicament les aberracions, com l'astigmatisme i el canvi d'imatge, que l'ull humà no pot fer naturalment.
Això demostra la viabilitat del zoom òptic incrustat i l'enfocament automàtic per a una àmplia gamma d'aplicacions, incloses càmeres de telèfons mòbils, ulleres i maquinari de realitat virtual i augmentada. També mostra la possibilitat de futurs microscopis òptics, que operen de forma totalment electrònica i que poden corregir moltes alteracions simultàniament.
L'Oficina de Desenvolupament Tecnològic de Harvard ha protegit la propietat intel·lectual relacionada amb aquest projecte i està explorant oportunitats de comercialització.

Els metal-lents anteriors es basaven en la mida d'una sola peça de glitter. Centraven la llum i eliminaven les aberracions esfèriques a través d'un patró dens de nanoestructures, cadascuna de les quals és més petita que una longitud d'ona de llum.
Com que les nanoestructures són tan petites, la densitat d'informació en cada lent és increïblement alta. Si es passa d'una lent de 100 micres a una mida de centímetre, s'haurà augmentat la informació necessària per descriure la lent en deu mil.
Aquesta investigació ofereix la possibilitat d'unificar dues indústries: la fabricació de semiconductors i la fabricació de lents, per la qual cosa la mateixa tecnologia que s'utilitza per fer xips d'ordinador s'utilitzarà per a fer components òptics basats en la metasuperficie, com ara lents.
A continuació, els investigadors necessitaven adherir els metalls a un múscul artificial sense comprometre la seva capacitat de focalitzar la llum. A l'ull humà, la lent es troba envoltada de múscul ciliar, que estira o comprimeix la lent, canviant la seva forma per ajustar la seva distància focal.
Els investigadors van triar un prim elastòmer dielèctic i transparent amb poca pèrdua, que significa que la llum viatja a través del material amb poca dispersió per connectar-se a la lent. Per fer-ho, necessitaven desenvolupar una plataforma per transferir i adherir la lent a la superfície tova.

Els elastòmers són molt diferents en gairebé tots els sentits dels semiconductors, per tant el repte ha estat aconseguir casar-se amb els seus atributs per crear un nou dispositiu multifuncional i, especialment, com si es tractés de dissenyar una fabricació. Els metalls es poden ajustar controlant tant la posició dels pilars en relació amb els seus veïns com el desplaçament total de les estructures. Els investigadors també van demostrar que la lent es pot centrar simultàniament, controlar les aberracions causades per astigmatismes, així com realitzar canvis d'imatge.

Tots els sistemes òptics amb múltiples components, des de càmeres a microscopis i telescopis, tenen lleus desajustaments o tensions mecàniques en els seus components, depenent de la forma en què es van construir i del seu entorn actual. Així sempre produiran petites quantitats d'astigmatisme i altres aberracions, que podrien ser corregit per un element òptic adaptatiu. Com que els metal-lens adaptatius són plans, es poden corregir aquestes aberracions i integrar diferents capacitats òptiques en un únic pla de control.

Font: School of Engineering and Applied Sciences