O desempenho da câmera em dispositivos móveis provou ser um dos recursos que a maioria dos usuários finais busca. A importância da melhoria da qualidade da imagem óptica, e a tendência de smartphones cada vez mais finos pressionaram os fabricantes a aumentar o número de câmeras para fornecer telefones com melhor zoom, fotografia de alta qualidade com baixa exposição à luz, e configurações de retrato, para nomear alguns. Mas adicionar lentes adicionais a uma configuração óptica miniaturizada e direcionar a luz de foco com um dispositivo eletrônico não é tão fácil quanto parece, particularmente em pequenas escalas ou em espaços confinados.

A integração de uma lente de zoom dinâmico ajustável em um telefone celular com milímetros de espessura, em um microscópio miniaturizado, ou na extremidade remota de um endoscópio médico requer lentes complexas que podem lidar com todo o espectro óptico e ser remodeladas eletricamente em milissegundos. Até agora, uma classe de materiais macios conhecidos como moduladores de luz espacial de cristal líquido têm sido a ferramenta preferida para modelagem de luz de alta resolução, mas sua implementação provou ter limites em termos de desempenho, volume e custo.

Em um estudo publicado recentemente em Nature Photonics , o resultado de uma estreita colaboração entre Pascal Berto, Chang Liu e Gilles Tessier, do Institut de la Vision; e Laurent Philippet, Johann Osmond, Adeel Afridi, Marc Montagut, e Bernat Molero, liderado pelo ICREA Prof. no ICFO Romain Quidant, os pesquisadores demonstram uma técnica ajustável para manipular a luz sem qualquer movimento mecânico. Nesta abordagem, Smartlens cunhadas, uma corrente é passada através de um resistor de escala de micrômetro bem otimizado, e o aquecimento altera localmente as propriedades ópticas da placa de polímero transparente que contém o resistor.

Da mesma forma que uma miragem desvia a luz que passa pelo ar quente para criar ilusões de lagos distantes, esta região quente em microescala é capaz de desviar a luz. Em milissegundos, uma simples placa de polímero pode ser transformada em uma lente e voltar:pequena, Smartlenses em escala de micrômetro aquecem e esfriam rapidamente e com consumo mínimo de energia. Eles podem até ser fabricados em matrizes, e os autores mostram que vários objetos localizados a distâncias muito diferentes podem ser focalizados dentro da mesma imagem, ativando as Smartlenses localizadas na frente de cada um deles, mesmo se a cena for colorida.

Modelando a difusão do calor e a propagação da luz e usando algoritmos inspirados nas leis da seleção natural, os autores mostram que podem ir muito além de lentes simples:um resistor adequadamente projetado pode moldar a luz com um nível muito alto de controle e atingir uma ampla variedade de funções ópticas. Por exemplo, se o resistor certo estiver impresso nele, um pedaço de polímero pode ser ativado ou desativado à vontade para gerar uma determinada "forma livre" e corrigir defeitos específicos em nossa visão, ou as aberrações de um instrumento óptico.

Como o Prof. Romain Quidant aponta, "notavelmente, a tecnologia Smartlens é econômica e escalonável, e provou ter o potencial de ser aplicado a sistemas tecnológicos de ponta, bem como dispositivos de imagem simples orientados para o usuário final. "Os resultados deste estudo abrem uma nova janela para o desenvolvimento de dispositivos dinamicamente ajustáveis ​​de baixo custo que poderiam têm um alto impacto nos sistemas ópticos existentes.