Un equipo de investigación de la Universidad de Jena ha desarrollado una pequeña lente óptica, de sólo unos pocos milímetros de tamaño, cuyo comportamiento refractivo cambia en presencia de gas. Como informan los investigadores en la revista Nature Communications, este comportamiento “inteligente” de la microlente es posible gracias al material de vidrio híbrido del que está hecha. La estructura molecular de la lente consiste en una red tridimensional con cavidades que pueden acomodar moléculas de gas, afectando así las propiedades ópticas del material.
gafas multifuncionales
“Con el apoyo de la Fundación Carl Zeiss estamos desarrollando los llamados materiales multirresponsivos”, explica Luther Vondrak, profesor de química del vidrio en la Universidad de Jena. “En el caso de una lente de vidrio híbrida, esto significa que refracta la luz con mayor o menor intensidad dependiendo de si el material de la lente absorbe el gas”. El desafío consistía en trasladar los métodos clásicos de fabricación de vidrio a estos materiales especiales.
“Las estructuras organometálicas que utilizamos aquí se están investigando y desarrollando como materiales para el almacenamiento o la separación de gases”, añade Wondraczek. Oksana Smirnova, candidata al doctorado y autora principal de la publicación, añade: “Sin embargo, la mayoría de estas sustancias se descomponen cuando se calientan y, por lo tanto, son muy difíciles de producir”.
Junto con el Dr. Alexander Kinble, líder del grupo de investigación junior en la Cátedra de Química del Vidrio, los investigadores de Jena primero tuvieron que desarrollar un proceso de síntesis adecuado para el material ultrapuro. Luego tuvieron que identificar las condiciones óptimas bajo las cuales se podría formar el material. “Fundimos el material y luego lo transferimos a un molde impreso en 3D, donde se prensa. Este proceso nos permite elegir casi cualquier forma deseada”, explica el químico. “Elegimos deliberadamente la forma de la lente”, continúa, porque “incluso las impurezas más pequeñas se notan en la lente, ya que afectan directamente a las propiedades ópticas”.
Formabilidad versátil
Este nuevo proceso permite ahora formas y geometrías radicalmente diferentes, lo que va más allá de la aplicación específica de microlentes, explica Vondraczyk. “Dado que estos materiales de respuesta múltiple reaccionan simultáneamente a múltiples efectos, se pueden utilizar, por ejemplo, para circuitos lógicos”, explica el científico de materiales sobre las posibles aplicaciones de estos componentes. “Esto significa esencialmente que dos condiciones están vinculadas para la respuesta observable”, explica. “Si un rayo de luz incide en la lente y el gas es absorbido simultáneamente por el material de la lente, la luz se refracta de una manera particular, dando una impresión combinada”.
También son imaginables membranas para la separación de gases, cuyas propiedades ópticas cambian en presencia de moléculas de gas. Estos componentes ópticos se pueden utilizar en la tecnología de sensores, haciendo que los métodos de medición sean más eficientes, que ahorren espacio y sean “inteligentes”.
