Una lente blanda alimentada por grafeno podría cambiar para siempre las gafas y cámaras del futuro

En lugar de motores, engranajes o mecanismos rígidos, una nueva lente experimental utiliza grafeno y materiales blandos para cambiar su enfoque mediante electricidad. El avance, desarrollado por investigadores británicos, abre el camino hacia cámaras, gafas inteligentes y dispositivos médicos ópticos más pequeños y sofisticados.

Investigadores de la Universidad Queen Mary de Londres, en el Reino Unido, han dado un paso importante para hacer que las lentes adaptativas sean más pequeñas, ligeras y prácticas mediante el desarrollo de un material transparente basado en grafeno, que permite que las lentes blandas cambien de enfoque electrónicamente sin piezas móviles voluminosas. Esto facilita que alcancen una capacidad de adaptación y cambio de perspectiva semejante a la del ojo humano.

Según el estudio, publicado en la revista Advanced Functional Materials, la clave está en combinar dos materiales con propiedades muy diferentes. Por un lado, una lente flexible de polidimetilsiloxano (PDMS) y, por otro, un actuador de elastómero dieléctrico, una especie de "músculo artificial" que cambia de forma cuando se aplica un campo eléctrico.

Similar al ojo humano

Sobre este actuador, los científicos depositaron mediante pulverización una fina capa de óxido de grafeno reducido. El resultado es un electrodo que, aunque no es completamente transparente, permite situar la electrónica directamente bajo la lente sin bloquear la luz, como ocurre con muchos electrodos convencionales.

El funcionamiento recuerda al del ojo humano: cuando recibe una señal eléctrica, el actuador se expande radialmente y estira la membrana de la lente. Al cambiar su curvatura, modifica su distancia focal y permite enfocar objetos situados a diferentes distancias.

Dimensiones compactas

De esta forma, el enfoque deja de depender de piezas móviles tradicionales y pasa a producirse mediante una deformación controlada del material. Según una nota de prensa, esta arquitectura puede reducir el tamaño y la complejidad de los sistemas ópticos adaptativos.

El prototipo tiene unas dimensiones compactas: la lente de PDMS presenta 12,5 milímetros de diámetro y está integrada con el actuador transparente basado en rGO. En los experimentos, un campo eléctrico de entre 0 y 50 voltios por micrómetro permitió modificar su comportamiento óptico y enfocar objetivos situados en el intervalo de 30 a 36 milímetros. Son resultados de laboratorio, pero demuestran que el principio funciona en un dispositivo óptico real y no únicamente en una simulación.

Desafíos a superar

El avance implica una relación especial entre conductividad y transparencia. Al aumentar la cantidad de rGO depositada sobre la membrana, la resistencia eléctrica disminuyó notablemente. Pero esa mejora eléctrica tuvo un coste óptico: la transmisión de luz a 550 nanómetros cayó de alrededor del 42 % al 17 %. Encontrar el equilibrio adecuado será uno de los principales retos para llevar la tecnología más allá del laboratorio.

Sin embargo, el grafeno reducido permite fabricar electrodos mediante técnicas basadas en soluciones más sencillas de lo habitual, permitiendo ser optimistas en cuanto al futuro de esta alternativa. Aunque el rGO tiene una conductividad inferior a la del grafeno puro, conserva propiedades eléctricas, mecánicas y ópticas que lo hacen atractivo para componentes flexibles y deformables.

Aplicaciones y futuro

Las aplicaciones son muy variadas. Un sistema de este tipo podría servir para crear objetivos de autofoco más pequeños y ligeros, visores portátiles y dispositivos de realidad virtual o aumentada con menos mecanismos internos, gafas inteligentes, cámaras diminutas y más versátiles o instrumentos científicos y sistemas miniaturizados de diagnóstico por imagen, entre otras posibilidades.

Ahora, los investigadores intentarán mejorar la transparencia de los electrodos y optimizar su rendimiento, además de avanzar hacia dispositivos capaces de ofrecer un mayor rango de enfoque y prestaciones más cercanas a las exigidas por productos comerciales.