Los investigadores de la Universidad de Pensilvania han demostrado como se puede utilizar cristal líquido para crear lentes compuestas similares a las que se encuentran en la naturaleza. Así han diseñado ‘ojos compuestos’, en que miles de lentes funcionan al unísono, como ocurre en los ojos de las moscas.

Los ojos compuestos que se encuentran en los insectos y algunas criaturas del mar son una maravilla de la evolución. En ellos, miles de lentes funcionan de forma coordinada para proporcionar información sofisticada sin la necesidad de un cerebro sofisticado. El ser humano tan sólo está comenzando a aproximarse a estas estructuras auto-ensambladas de forma natural con técnicas de fabricación esmeradas.

Imágenes en 3D

Estas lentes producen conjuntos de imágenes con diferentes longitudes focales, una propiedad que se podría utilizar para obtener imágenes en tres dimensiones. También son sensibles a la polarización de la luz.

Aprovechando la geometría en la que estos cristales líquidos les gusta organizarse, los investigadores de la Universidad de Pensilvania fueron capaces de crear lentes compuestas con tamaños controlables.

El estudio ha sido publicado en Advanced Optical Materials. El trabajo previo del grupo había mostrado cómo el cristal líquido esméctico, una clase de cristal líquido similar al jabón transparente, se auto-ensamblaba en estructuras con forma de flor cuando lo colocaban alrededor de un centro de sílice. Cada ‘pétalo’ de estas flores era un ‘dominio cónico focal’, una estructura que otros investigadores habían demostrado que podría ser utilizada como una lente simple.

Amine Gharbi, investigador post doctoral del Departamento de Física y Astronomía explica «Teniendo en cuenta la similitud externa de la flor de cristal líquido con una lente compuesta, teníamos curiosidad acerca de sus propiedades ópticas», y según explica  Francesca Serra, investigadora post doctoral del mismo departamento «Nuestra primera pregunta fue ¿qué tipo de lente era esta? ¿Es una matriz de microlentes individuales, o actúa esencialmente como una lente grande? Ambos tipos existen en la naturaleza»

«Si la matriz funcionaba como una sola lente», dice Serra, «una sola imagen virtual aparecería. Pero debido a que funcionaban como microlentes separadas, vimos múltiples imágenes, una en cada una de las lentes». Debido a que los dominios cónicos focales varían en tamaño, las longitudes focales para cada anillo de microlente es diferente. A medida que los investigadores movían el objetivo del microscopio, las imágenes iban enfocándose y desenfocándose sucesivamente.

«El hecho de que se enfoquen en diferentes planos es lo que permite la reconstrucción de imágenes en 3-D», «Se puede utilizar esa información para ver a qué distancia está el objeto que se está viendo». Otro experimento mostró que las lentes del equipo eran sensibles a la polarización de la luz, un rasgo que no se había demostrado antes en las lentes de cristal líquido. Se cree que las abejas utilizan esta información para identificar mejor las flores, viendo cómo se alinean las ondas de luz al rebotar en sus pétalos. Al poner otra imagen, una cara sonriente, por encima de la lámpara del microscopio y un filtro polarizador en la parte superior, los investigadores fueron capaces de bloquear la formación de imágenes en algunos objetivos pero no en otros.

Capacidad de fabricación masiva

El equipo ha demostrado cómo hacer crecer estas lentes compuestas según se desee. «Antes eran flores diminutas. Ahora son 10 veces más grandes», dice Kathleen Stebe, decana adjunta de la Escuela de Ingeniería y Ciencia Aplicada, y profesora de Ingeniería Química y Biomolecular. «Eso es importante porque demuestra que el sistema se escala; si alguna vez queremos producir en masa estas lentes, podemos usar la misma técnica en superficies arbitrariamente grandes».

Video cientificos de Pensilvania Uni muestran como  forman lentes compuestas con cristales liquidos