Proyecto I+D+I: Superficies sintonizables para imaging óptico.

Hoy en día, las técnicas de imagen por luz son utilizadas y empleadas en todos los ámbitos tecnológicos y de manera diaria. Con solo pensar en cómo los médicos obtienen imágenes de nuestro interior, cómo analizan muestras biológicas a través de microscopios, o incluso, cómo nuestros teléfonos móviles son capaces de formar una imagen con información, podemos percatarnos de la importancia que tiene la luz en todas estas técnicas.

Desde hace años diversos estudios científicos han visto que la nano-fotónica, el estudio del comportamiento de la luz a nivel nanoscópico, podría mejorar las técnicas de imagen por luz, ya que no solo incrementan la resolución espacial mucho más allá de la escala de longitud de onda de la luz impuesta por el límite de difracción, sino que también facilitan el incremento de la interacción luz-materia a nivel de la nano-escala, lo que conlleva a mejorar drásticamente las prestaciones de la tecnología. Incluso, se ha visto que el integrar nanofotonica en superficies transparentes mejora drásticamente la proyección de imagen en pantallas, imagen por luz para la detección de biosensores, o incluso para superficies anti-reflejo y anti-brillo.

Ahora bien, las superficies transparentes se mejoran a través de técnicas de deposición de materiales ultrafinos y nanoestructurados sobre las mismas. El gran reto con el que se encuentran los científicos hoy en día es que las técnicas de deposición de estos materiales ultrafinos sobre las superficies y de nanoestructuración no siempre generan capas de alta calidad y, por ende, no facilitan la escalabilidad a nivel industrial.

El proyecto Tuna-Surf tiene como objetivo desarrollar superficies transparentes nanoestructuradas innovadoras y disruptivas con varios fines. Primero, mejorar las técnicas de imagen por luz para superficies de proyección de imagen, segundo, incrementar la resolución de dispositivos biosensores que utilizan imágenes, y finalmente buscar explotar las propiedades de cambio de fase y dispersión de la luz para controlar su respuesta óptica.

El proyecto busca implementar materiales metálicos ultrafinos y materiales 2D, como el grafeno, y utilizar la técnica de nanoestructuración “metal dewetting”. Esta técnica consiste en depositar el metal ultrafino sobre una superficie sólida y aplicar una temperatura alta para que se formen partículas nanométricas. El proyecto empleará metales ultrafinos de unos pocos nanómetros de espesor, y se implementará esta técnica de “metal dewetting” para crear nuevas respuestas ópticas de las superficies. Un importante y novedoso aspecto será la posibilidad de obtener metales con una continuidad eléctrica (que su superficie permita un flujo continuo de electricidad) y con un espesor de uno a algunos nanómetros, que facilitaran el control de la respuesta óptica través del campo eléctrico (“eletrical gating”) que fluye a través del dispositivo.

Los metales ultrafinos serán combinados con superficies nanoestructuradas en forma de nanoislas para generar nuevas superficies que puedan servir para generar y detectar imágenes.

El impacto de tal tecnología podría ser crucial para varios sectores. Primero, podría generar nuevas alternativas a la visualización de información para la industria automotriz, creando pantallas de proyección para los parabrisas de los automóviles, y mejorando así las prestaciones relacionadas con el mundo del internet de las cosas y sus aplicaciones. Segundo, aumentaría drásticamente las prestaciones de dispositivos de diagnóstico médico y técnicas de imagen por luz, ya que conllevaría a tener instrumentos con mucha mejor resolución de los que tenemos hoy en día y permitiría así la detección de biomoléculas u organismos nanoscópicos con mucha más sensibilidad y resolución. Finalmente, podría facilitar la generación de materiales ultrafinos con propiedades ópticas mejoradas para la utilización en tecnologías relacionadas con la proyección de imagen por pantalla (holografías, teléfonos móviles flexibles, etc.).

Figura 1

 

Investigador/a principal - Acerca del autor/a
Valerio Pruneri

Valerio Pruneri es profesor ICREA del ICFO, líder del grupo de investigación de Optoelectrónica, y jefe de cátedra de Corning Inc. Anteriormente trabajó en la industria, Avanex Corporation, Corning OTI y Pirelli Optical Technologies. Tiene más de 50 patentes concedidas (o pendientes) y 100 charlas invitadas en los principales congresos internacionales en el campo de fotónica, materiales ópticos, superficies multifuncionales y óptica cuántica. Su investigación en el ICFO ha contribuido hasta ahora a 3 spin-offs (Quside, SixSenso y LuxQuanta). Gracias a sus contribuciones, ha recibido el premio Philip Morris, la beca de investigación Pirelli, el premio IBM Faculty Award, el premio Paul Ehrenfest al mejor artículo, el premio Duran Farell y la concesión de la cátedra Corning Inc.