Uno de los últimos grandes avances de la ciencia de materiales han sido los metamateriales y las metasuperficies con propiedades ópticas que no se encuentran en la naturaleza. Estos materiales contienen elementos repetitivos que interactúan con ondas electromagnéticas para reflejar, duplicar y distorsionar la luz.
Gracias a ellos, los investigadores han creado materiales con un índice de refracción negativo, lentes de superresolución y hasta capas de invisibilidad. Y estos trucos también pueden aplicarse a superficies reflectantes. Los investigadores han desarrollado metasuperficies que actúan como lentes planas, generadores de flujos de vórtice y hasta hologramas generados por ordenador.
Y eso suscita una pregunta interesante: ¿Hasta dónde van a llegar los científicos de materiales con esta tecnología?
Hoy lo descubrimos gracias al trabajo de la investigadora de la Universidad de Pensilvania en Filadelfia (EEUU) Stephanie Malek y sus compañeros. Han impreso un holograma sobre una metasuperficie y han demostrado cómo cambia a medida que la película se estira. El trabajo señala el camino hacia un nuevo tipo de pantalla que conmuta la información que muestra al estirarse.
Las metasuperficies son sencillas en teoría. La idea es que un conjunto de diminutas varillas conductoras pueden influir en la manera en la que la luz es reflejada por ellas. Al variar espacialmente la orientación de las varillas, es posible generar patrones dentro de la luz reflejada. Así que un sencillo cálculo informático determina cómo disponer las varillas conductoras para generar un holograma.
La primera tarea consiste en crear un conjunto de nanovarillas de oro e incrustarlo dentro de una película flexible, en este caso una especie de polímero del estilo de una lentilla llamado PDMA. El equipo de Malek lo consigue al cubrir una oblea de silicio con plástico y después utilizar la fotolitografía para perfilar el patrón deseado.
Entonces, el equipo cubre el plástico restante con oro y después vierte PDMA sobre la superficie para que forme una capa que cubre las varillas de oro y llena los huecos entre ellas.
Por último, el equipo extrae esta capa de PDMA, llevándose las varillas de oro con ella. El resultado es una delgada capa de PDMA que contiene nanovarillas de oro con el patrón que genera el holograma deseado.
El equipo de Malek va un paso más allá al generar un holograma que contiene dos imágenes o más que aparecen a distancias distintas respecto a la superficie. Así, demostraron que estirar la capa cambia la distancia entre las nanovarillas y aumenta el tamaño del hologramas y altera su distancia respecto a la película.
Eso genera un interesante efecto. Cualquiera que vea el holograma desde una distancia específica verá como el primer holograma se transforma en el segundo y otra vez en el primero mientras la película es estirada y relajada. "Al estirarse, estos dispositivos pueden cambiar la imagen holográfica entre múltiples imágenes distintas", afirma el equipo de Malek.
El equipo ha probado la idea con varios hologramas que muestran un "uno" seguido por un "dos", un círculo seguido por un cuadrado seguido por un triángulo, y así sucesivamente.
Y eso sugiere que la tecnología podría ser empleada para un tipo de pantalla totalmente nueva. "Los hologramas de metasuperficie estirable podrían demostrarse útiles para aplicaciones como la realidad virtual, las pantallas planas y las comunicaciones ópticas", señala el equipo de Malek, que ya ha demostrado una metasuperficie estirable que funciona como una lente que aumenta 1,7 veces al ser estirada.
Parece que las metasuperficies por fin se acercan al mundo comercial. Será interesante comprobar la forma que adoptan este y otros desarrollos para llegar al mercado.
Ref: arxiv.org/abs/1702.03810: Strain Multiplexed Metasurface Holograms on a Stretchable Substrate