Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern ha desarrollado pequeños elementos ópticos a partir de nanopartículas metálicas y un polímero que algún día podría reemplazar las lentes refractivas tradicionales para realizar sistemas de imágenes portátiles y dispositivos optoelectrónicos.

La lente plana y versátil, un tipo de metalentes, tiene un grosor 100 veces menor que el ancho de un cabello humano.

"Esta miniaturización e integración con detectores promete imágenes de alta resolución en dispositivos, desde pequeñas cámaras de gran angular hasta endoscopios en miniatura, "dijo Teri W. Odom, quien dirigió la investigación. Es profesora de Química Charles E. y Emma H. ​​Morrison en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg y presidenta del departamento de química.

Las propiedades de las metalentes dependen de la disposición racionalmente diseñada de las unidades a nanoescala. Las metalentes han surgido como una opción atractiva para lentes planas, pero actualmente están limitadas por su estática, propiedades tal como se fabrican y su fabricación compleja y costosa.

Para operaciones de imagen como zoom y enfoque, sin embargo, la mayoría de las metalentes no pueden ajustar sus puntos focales sin movimiento físico. Una de las principales razones Odom dijo:es que los componentes básicos de estos lentes están hechos de materiales duros que no pueden cambiar de forma una vez fabricados. Es difícil en cualquier sistema de materiales ajustar características de tamaño de nanoescala bajo demanda para obtener un enfoque sintonizable en metalentes.

"En este estudio, demostramos una plataforma de imágenes versátil basada en metalentes completamente reconfigurables hechas de nanopartículas de plata, "dijo Odom, miembro del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern. "Durante una sola sesión de imágenes, nuestro dispositivo de metalens puede evolucionar de una lente de enfoque único a una lente multifocal que puede formar más de una imagen en cualquier posición 3-D programable ".

El papel, titulado "Metalentes de resonancia de celosía para imágenes completamente reconfigurables, "fue publicado recientemente por la revista ACS Nano .

El equipo de Northwestern construyó sus lentes a partir de una matriz de nanopartículas de plata cilíndricas y una capa de polímero modelada en bloques en la parte superior de la matriz de metal. Simplemente controlando la disposición de los patrones de polímero, la matriz de nanopartículas podría dirigir la luz visible a cualquier punto focal objetivo sin necesidad de cambiar las estructuras de las nanopartículas.

Este método escalable permite crear diferentes estructuras de lentes en un solo paso de borrar y escribir, sin una degradación notable en las características a nanoescala después de múltiples ciclos de borrado y escritura. La técnica que puede remodelar cualquier patrón de polímero preformado en cualquier patrón deseable utilizando máscaras blandas hechas de elastómeros.