Las lentes ópticas delgadas como el papel son lo suficientemente simples como para permitir una nueva generación de dispositivos ópticos compactos para la producción en masa, como los microchips. Un equipo formado por investigadores de la Universidad de Tokio y JSR Corporation fabricó y probó lentes planas llamadas placas de zona de Fresnel (FZP), pero lo hizo por primera vez utilizando únicamente un equipo común de fabricación de semiconductores, el paso a paso i-line. . Actualmente, estas lentes planas carecen del rendimiento de las lentes en producción, pero tienen el potencial de redefinir la óptica para industrias que van desde la astronomía hasta la atención médica y la electrónica de consumo.
Las lentes planas, como las metálicas, existen, pero tienen precios elevados y altos niveles de complejidad, y sólo hay una pequeña cantidad de dispositivos disponibles. Los fabricantes, a través del trabajo de investigadores académicos, buscan alternativas mientras reducen los costos en la carrera por aumentar la calidad, el rendimiento y la eficiencia de los equipos. Los FZP se han convertido en un buen candidato para optimizar dispositivos ópticos donde el espacio es fundamental. Y por primera vez, los investigadores fabricaron lentes de muestra con solo unos pocos pasos sencillos utilizando maquinaria estándar de la industria.
“Hemos desarrollado un método de producción simple y a gran escala para FZP utilizando un sistema de litografía de semiconductores común, o paso a paso”, dijo Konyaki Konishi, profesor asociado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Fotones. “Esto se debe a un tipo especial de fotorresistente o máscara llamada resistencia de color, que fue diseñada originalmente para usarse como filtro de color. Simplemente recubriendo, exponiendo y revelando este material, creamos lentes que son capaces de enfocar la luz visible hacia abajo. a sólo 1,1 micrones, aproximadamente 100 veces más delgado que un cabello humano”.
El inconveniente actual de los nuevos FZP es que tienen una eficiencia de captación de luz de sólo el 7%, lo que significa que producen imágenes muy ruidosas. Pero el equipo ya está trabajando en formas de cuadriplicar esa cifra cambiando la forma en que se utiliza el color resistente. Sin embargo, esto requeriría un mayor control sobre las propiedades físicas de la resistencia de color del que se les proporcionó a los investigadores en el momento de este estudio, aunque existe la posibilidad de hacerlo.
“Además de fabricar FZP de manera eficiente, también diseñamos simulaciones que coinciden estrechamente con nuestros experimentos. Esto significa que, antes de comprometernos con la producción, podemos probar aplicaciones específicas en diferentes campos, como la medicina. Podemos desarrollar diseños que coincidan con las aplicaciones”, dijo . Konishi. “Además, prevemos beneficios medioambientales y económicos, ya que, a diferencia de los métodos de fabricación tradicionales, el proceso de producción FZP elimina la necesidad de utilizar productos químicos tóxicos para el grabado y reduce significativamente el consumo de energía”.
Por lo tanto, puede pasar un tiempo antes de que los FZP le ayuden a capturar momentos de alta fidelidad visual con su teléfono inteligente ultradelgado, pero este, o la tecnología inspirada en él, estará aquí pronto.
Financiamiento: Esta investigación fue apoyada por el Centro de Colaboración JSR-UTokyo, CURIE.
