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Un equipo de físicos de la Universidad de Ámsterdam y la Universidad de Stanford ha desarrollado la lente más delgada del mundo, combinando la teoría de ingeniería de faros y «excitonos» unidos electrostáticamente. Con solo 0,6 nanómetros de grosor y medio milímetro de ancho, esta lente está hecha de tres átomos de disulfuro de tungsteno (WS2), un material cuyas propiedades cuánticas lo hacen ideal para formar una red atómica similar a las lentes planas de Fresnel, utilizadas en los faros.
Las lentes tradicionales han dependido de formas curvas para refractar la luz y magnificar objetos. Sin embargo, las lentes de Fresnel utilizan anillos planos concéntricos para difractar la luz, con el tamaño y ancho de estos anillos determinando la longitud focal de la lente. Estas lentes son comunes en los faros debido a su capacidad de difractar la luz a grandes distancias.
Los físicos han detallado su nueva lente de Fresnel a escala atómica en un estudio publicado en la revista Nano Letters. En este diseño, el poder de enfoque se deriva de los efectos cuánticos únicos del disulfuro de tungsteno, que le permiten absorber y reemitir luz en ciertas longitudes de onda. El WS2 absorbe la luz elevando un electrón a un nivel de energía superior. Dado el pequeño tamaño del material, el electrón cargado negativamente y el espacio positivo que deja se unen en una red atómica a través de la atracción electrostática, formando «excitonos». Estos excitonos solo existen brevemente antes de que el electrón y el hueco positivo se recombinen, emitiendo luz de manera eficiente. Aunque este proceso funciona a temperatura ambiente, los físicos encontraron que es especialmente efectivo en entornos criogénicos de hasta 14 grados Kelvin (o -434.47 Fahrenheit).
En los experimentos, los investigadores pudieron usar este material bidimensional para enfocar luz roja a 1 mm de distancia de la lente. Aunque pequeño a escala humana, este enfoque es impresionante dado que el diámetro de la lente es solo de 0,0000006 mm.
Uno de los aspectos más prometedores de este diseño es que solo una pequeña porción de la luz se enfoca en un punto, mientras que la mayor parte pasa sin ser afectada. Como explica el coautor del estudio, Jorik van de Groep, esto puede ser una gran ventaja.
«La lente puede utilizarse en aplicaciones donde la vista a través de la lente no debe ser perturbada, pero una pequeña parte de la luz puede ser captada para recopilar información,» afirmó en un comunicado. «Esto la hace perfecta para gafas wearables, como las de realidad aumentada.»
