Desarrollan la microcámara que utilizarán los nanorobots

La nanorobótica, tal como sucede con el grafeno, es un término que lleva años en boca de los investigadores, pero que aún no ha explotado a escala de producción industrial. Todo el mundo es consciente de su potencial, pero los obstáculos técnicos siguen ahí. Por suerte, a paso firme, la investigación avanza. El último invento que permitiría dar un salto de gigante a los robots más minúsculos del mundo es una cámara que apenas tiene el tamaño de un grano de sal.

Imagina por un momento que, en lugar de utilizar un aparatoso TAC o una intrusiva endoscopia, bastara con un robot casi invisible que inspeccionase tus arterias o los rincones más inaccesibles de tu corazón. Es el tipo de aplicaciones que podría permitir la nueva cámara diseñada por científicos de la Universidad de Princeton en EE. UU. Tiene el tamaño de un grano de sal y funciona de una manera radicalmente distinta a las lentes tradicionales.

Una alianza entre metasuperficies y redes neurales

Los inventores de este nuevo dispositivo afirman que la calidad de imagen es similar a la de una cámara con un tamaño 500 000 veces mayor. Para lograrlo han tenido que reinventar el concepto de cámara y recurrir a una combinación de hardware y software basado en redes neurales. Así es como lo han conseguido.

Por un lado, su cámara se parece más a un microchip que una lente. De hecho, el material básico es el nitruro de silicio, empleado en la producción de semiconductores. Gracias a él, en lugar de utilizar una lente para curvar los rayos de luz, han introducido 1,6 millones de cilindros en un espacio inferior a medio milímetro. Cada uno de esos cilindros tiene un tamaño distinto para emular el efecto de una lente. Así, operan como antenas ópticas. En el argot científico, este conjunto se conoce como “metasuperficie”.

¿Qué es una metasuperficie?

Para entender lo que es una metasuperficie es preciso hablar primero de los metamateriales. Se trata de estructuras diseñadas a micro o nanoescala que interactúan con la luz y otros tipos de energía de maneras desconocidas en el mundo natural. Una de ellas es la refracción negativa, un fenómeno que abre la puerta a resultados tan desconcertantes como la invisibilidad o superlentes de una capacidad inédita, como la cámara de la Universidad de Princeton. Así, las metasuperficies son películas que aprovechan las cualidades de los metamateriales.     

Sin embargo, la parte física solo es un elemento de la ecuación. El segundo logro de los desarrolladores ha sido crear un diseño que procesa las señales a través de una red neural. Este sistema de procesamiento logra imágenes nítidas en condiciones de luz natural.

Hasta ahora, los dispositivos basados en metasuperficies solo lograban resultados satisfactorios en laboratorio y utilizando rayos láser o entornos controlados. Además, las imágenes resultantes carecían de profundidad de campo o eran incapaces de mostrar el espectro de luz visible y la gama de colores RGB.

Gracias a la fusión de metasuperficies y redes neurales se obtienen imágenes equivalentes a las de una cámara con seis lentes y un tamaño medio millón de veces mayor, tal como se apuntaba al comienzo de este artículo. Los investigadores indican que, si bien el enfoque de las metasuperficies se había probado con anterioridad, es la primera vez que se combinan ambas técnicas.

Más allá de la nanorobótica: superficies fotográficas

El equipo de desarrollo ahora anda enfrascado en mejorar su tecnología, de tal forma que puedan añadirse nuevas funcionalidades como la capacidad de enfocar y detectar objetos. Estas innovadoras capacidades podrían tener aplicaciones en la medicina y en la robótica.

Sin embargo, una de las posibilidades más llamativas sería aprovechar las metasuperficies para convertir cualquier superficie en un sensor de alta resolución. De este modo, la superficie de un móvil podría convertirse en una cámara y prescindir de las, cada vez más numerosas, lentes actuales.

A este paso, es muy posible que en los próximos años el término “metasuperficie” comience a sonar con mucha más fuerza en los entornos de investigación e innovación.

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Fuentes: Phys.org