Las lentes de metamateriales pueden desencadenar una transformación disruptiva en los instrumentos ópticos

Recientemente, un equipo de investigación de la Universidad de Harvard ha construido una lente de condensación plana y delgada como papel apilando "nanobloques" de dióxido de titanio (TiO₂) con una altura de aproximadamente 600 nanómetros. Este nuevo tipo de lente podría traer un cambio revolucionario en los instrumentos ópticos.

Las lentes son componentes indispensables en muchos instrumentos ópticos y productos electrónicos. Las lentes tradicionales suelen estar hechas de vidrio; sin embargo, debido a su volumen y peso inherentes, las lentes de vidrio a menudo hacen que los instrumentos sean voluminosos—este problema se vuelve aún más pronunciado cuando se requieren múltiples lentes.

Los metamateriales han sido durante mucho tiempo un enfoque clave de investigación en el campo de los cristales fotónicos. La esencia de los metamateriales radica en sus nanoestructuras, cuyo tamaño es menor que la longitud de onda de la luz. Estas estructuras pueden "interactuar de manera lúdica" con los fotones a través de diferentes formas, tamaños y disposiciones: pueden bloquear, absorber, mejorar o refractar fotones según sea necesario.

Hasta la fecha, sin embargo, los metamateriales no se han aplicado ampliamente en el campo de las lentes ópticas. La razón principal de esto (y también una gran diferencia entre las lentes de metamateriales y las lentes de vidrio) es que los metamateriales son altamente "selectivos en longitud de onda" para la luz. En otras palabras, una lente efectiva para la luz roja no puede enfocar la luz verde, y viceversa. Además, desarrollar materiales adecuados para el espectro de luz visible (perceptible por el ojo humano) ha demostrado ser bastante desafiante. Los primeros metamateriales eran principalmente materiales de plasmones superficiales basados en silicio.

Recientemente, un artículo académico publicado en la revista *Science* ha demostrado que la aplicación práctica de los metamateriales está ahora al alcance. Un equipo de investigación de la Universidad de Harvard construyó una lente de condensación plana y delgada como papel apilando "nanobrick" de dióxido de titanio (TiO₂) con una altura de aproximadamente 600 nanómetros. Se eligió el dióxido de titanio principalmente porque este material no presenta una absorción significativa de luz visible. Esta lente metamaterial tiene una magnificación efectiva de hasta 170 veces, y la resolución de las imágenes ampliadas es comparable a la de las lentes de vidrio convencionales. Este nuevo tipo de lente puede, de hecho, traer una transformación revolucionaria en los instrumentos ópticos.

Sin embargo, las lentes de metamateriales actualmente solo pueden aplicarse en instrumentos que utilizan láseres (un tipo de onda electromagnética con una única longitud de onda). Si algún día se supera el desafío de manejar longitudes de onda compuestas, todos los instrumentos ópticos experimentarán un cambio disruptivo. Una vez que se logre este avance, el tamaño de las lentes ópticas se reducirá significativamente, sus costos disminuirán drásticamente y nuestra comprensión de la mayoría de los dispositivos ópticos existentes también sufrirá una transformación disruptiva.