29/06/2012 - Nueva lente con superresolución

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La captación de detalles "hasta 3.000 veces más pequeños que la longitud de onda liberada" es la principal característica de una superlente diseñada por ingenieros de la ETSI de Telecomunicación de la Universidad Politécnica de Madrid y de la Universidad de Sevilla.

De momento el equipo ha publicado el estudio preliminar en el New Journal of Physics y ha demostrado mediante simulaciones por ordenador que se puede conseguir esa resolución. Habrá que esperar aún un tiempo hasta que sea posible fabricar la nueva lente y verificar sus propiedades en el laboratorio, una tarea en la que están involucrados ahora los investigadores.

El secreto del nuevo dispositivo es que emplea como lente la denominada 'guía onda geodésica esférica', el equivalente electromagnético del ojo de pez de Maxwell (Maxwell fish eye). A diferencia de las lentes convencionales, cuya máxima resolución está limitada a aproximadamente media longitud de onda, este ojo de pez es capaz de resolver detalles mucho más pequeños.

Además, la nueva superlente presenta la novedad de que el índice de refracción del material del que está hecha es positivo, como sucede con las lentes comunes. "Esto la diferencia de otras propuestas de superlentes basadas en metamateriales con índice de refracción negativo, cuya realización práctica conlleva enormes pérdidas ópticas, limitando casi la totalidad de sus posibles aplicaciones", explica Juan Carlos Miñano, del Departamento Electrónica Física de la ETSI de Telecomunicación.

Retos por delante

Uno de los incovenientes de la nueva superlente es que actúa en una banda muy estrecha de frecuencias, es decir, su implementación física solo funcionaría para luz láser por su estrecho espectro de emisión. Con luz convencional, su poder de superresolución baja mucho y la lente pierde sus “superpoderes”, aunque su resolución todavía sea muy notable. En la actualidad se está trabajando para aumentar la banda de frecuencias a la que se consigue superresolución.

Pese a esas dificultades, la nueva herramienta abre la posibilidad de mejorar la resolución de los sistemas ópticos, lo cual tendría un impacto inmediato en numerosas tecnologías y en particular, en microelectrónica, cuyo nivel de miniaturización está limitado por la resolución de los sistemas.

Esta investigación se ha llevado a cabo dentro de un proyecto consolider denominado Metamaterials, en el que también participan otras universidades españolas: Politécnica de Valencia, Autónoma de Barcelona, Pública de Navarra, Málaga y Cantabria, además del CSIC.

El principal objetivo científico y tecnológico de este proyecto es abarcar la nueva generación de conocimientos y el desarrollo de aplicaciones centradas en los metamateriales, materiales que hay que fabricar porque no están disponibles en la naturaleza y cuyas características electromagnéticas o acústicas se diseñan para una determinada función.

Imagen: Universidad Politécnica de Madrid

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Referencia bibliográfica:

Juan C Miñano, Ricardo Marqués, Juan C González, Pablo Benítez, Vicente Delgado, Dejan Grabovickic, Manuel Freire. “Super-resolution for a point source better than λ/500 using positive refraction”. New J. Phys. 13: 125009, diciembre de 2011. Doi:10.1088/1367-2630/13/12/125009.

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