Inspirándose en el ojo multifacético de un insecto, los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han creado lentes en miniatura con una amplia gama de visión.
Su nuevo enfoque creó las primeras microlentes de placa de zona de Fresnel flexibles con un amplio campo de visión, un desarrollo que podría permitir todo, desde ámbitos quirúrgicos hasta cámaras de seguridad, para capturar una perspectiva más amplia en una fracción del tamaño requerido por lentes convencionales.
Dirigidos por Hongrui Jiang, profesor de ingeniería eléctrica e informática en UW-Madison, los investigadores diseñaron lentes no más grandes que la cabeza de un alfiler y los incrustaron en plástico flexible. Una serie de lentes en miniatura enrolladas en un cilindro puede capturar unimagen panorámica que cubre un campo de visión de 170 grados.
"Tenemos la idea de ojos compuestos", dice Jiang, cuyo trabajo fue publicado en la edición del 30 de octubre de la revista Informes científicos . "Sabemos que múltiples lentes en una estructura abovedada dan un gran campo de visión".
Y los investigadores pueden reconfigurar libremente la forma de la matriz de lentes, porque en lugar de depender de la óptica convencional para enfocar, usaron placas de zona Fresnel.
Las lentes convencionales usan refracción, la forma en que la luz cambia de dirección al pasar a través de diferentes sustancias típicamente rígidas, translúcidas, como el vidrio, para enfocarlo en un solo punto. Nombrado por el ingeniero del siglo XIX Augustin-Jean Fresnel, la zonaLas placas se enfocan por difracción, doblando la luz cuando pasa el borde de una barrera.
Cada una de las lentes de diámetro medio milímetro de Jiang se asemeja a una serie de ondas en el agua que emana del chapoteo de una piedra. En forma de ojo de buey, cada anillo concéntrico alterna entre brillante y oscuro. La distancia entre los anillos determina las propiedades ópticasde la lente, y los investigadores pueden ajustar esas propiedades en una sola lente estirándola y flexionándola.
Los intentos anteriores de crear lentes de placa de zona Fresnel han sufrido visión borrosa.
"Las áreas oscuras deben ser muy oscuras", explica Jiang, cuyo trabajo es financiado por los Institutos Nacionales de Salud. "Esencialmente, tiene que absorber la luz por completo. Es difícil encontrar un material que no refleje o transmitaen absoluto."
Su equipo superó este obstáculo utilizando silicio negro para atrapar la luz dentro de las regiones oscuras de sus lentes de placa de zona Fresnel. El silicio negro consiste en grupos de pilares microscópicos verticales o nanocables. La luz entrante que rebota entre nanocables de silicio individuales no puede escapar de la estructura compleja, haciendo que el material sea más oscuro que oscuro.
En lugar de colocar capas de silicio negro sobre un fondo transparente, Jiang y su equipo adoptaron un enfoque de abajo hacia arriba para generar sus lentes. Primero, diseñaron anillos de aluminio en la parte superior de obleas de silicio sólido y grabaron nanocables de silicio en eláreas entre los anillos de aluminio. Luego filtraron un polímero entre los pilares de nanocables de silicio. Después de que el soporte de plástico se solidificó, grabaron el respaldo de silicio, dejando silicio negro con dibujos de ojo de buey incrustado en plástico flexible.
Este enfoque le dio a sus lentes capacidades de enfoque nítidas sin precedentes, así como la flexibilidad que les permite capturar un gran campo de visión.
Jiang y su equipo, incluido el académico postdoctoral Mohammad J. Moghimi, el estudiante graduado Jayer Fernandes y el recién graduado Aditi Kanhere, están explorando formas de integrar las lentes en los detectores ópticos existentes e incorporar directamente componentes electrónicos de silicio en las lentes.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Sam Million-Weaver. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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