Siguiente paso hacia las retinas artificiales

Los ingenieros de la Universidad de Illinois en Estados Unidos han desarrollado una nueva tecnología que podría impulsar aún más la imagen fotográfica para la mejora de la producción de imágenes con un mayor campo de visión, mediante la combinación de optoelectrónica y un diseño inspirado biológicamente en el ojo humano.

Como informaba la revista “Nature” el 7 de Agosto, los investigadores de las universidades de Illinois y Northwestern han desarrollado una tecnología de alto rendimiento, concretamente un “ojo” formado por una cámara hemisférica que utiliza un conjunto único de detectores de silicio cristalinos y múltiples componentes de electrónica, configurada en una alargable malla interconectada.

Este trabajo abre nuevas posibilidades para los diseños de cámaras avanzadas, así como retinas artificiales para ojos biónicos similares en concepto a los de la película “Terminator” y otras populares de ciencia ficción.

“Generalmente envolver las superficies con hojas alargables de optoelectrónica proporciona una vía práctica para integrar adecuadamente el desarrollo plano del dispositivo en tecnologías complejas en objetos curvilíneos”, según comentaba John Rogers, (profesor de Ciencia de los Materiales e Ingeniería en Illinois). Además en la entrevista nos decía que “este enfoque nos permite poner la electrónica en los lugares donde no se podía antes”. “Ahora sí podemos, por primera vez, mover el dispositivo en lo referente al diseño más allá de las limitaciones obleas convencionales basadas en sistemas”.

El diseño de la cámara está basada en el ojo, el cual tiene una interfaz simple, con un solo elemento objetivo y un detector semiesférico. La cámara lleva un detector de este tipo con una tapa semiesférica y una lente de imágenes, para producir un sistema con el tamaño, forma y diseño del ojo humano.

Para hacer la cámara, los investigadores comenzaron por moldear una fina membrana de goma en forma de un hemisferio, después la membrana de goma se estira con un proceso mecánico especializado para formar un plano de tipo “drumhead”. A continuación, los componentes electrónicos asociados, (creados por el proceso plano convencional) se transfieren a una oblea de silicio para ser tensados en la membrana.

Cuando la tensión se libera, la membrana vuelve a su forma original. Este proceso comprime la gama del plano focal, propiciando diseños especializados para las interconexiones eléctricas delaminadas en la superficie de goma en forma de arcos, puestas en los extremos de los detectores de pixeles. Estas deformaciones acomodan las presiones asociadas con el plano hemisférico para la transformación, sin tensionar el silicio, según lo confirmado por la mecánica del modelado realizado por los ingenieros de Northwestern. La finalización del proceso consiste en la transferencia de impresos a los correspondientes substratos semiesféricos de vidrio. Adjuntando una lente y las conexiones eléctricas a la cámara en la parte exterior completando el montaje. El resultado da que la cámara tenga el tamaño y la forma de un ojo humano.

Durante los últimos 20 años, muchos grupos de investigación han llevado a cabo ojos basados en sistemas electrónicos de este tipo en general, pero ninguno ha logrado llegar a la calidad de ésta cámara. Las simulaciones ópticas y los estudios de imagen muestran que estos sistemas proporcionan una mayor y más amplia capacidad en el campo de visión, mejorando la uniformidad de iluminación, a la misma vez que se mantiene un menor número de perturbaciones en la presión con las lentes de las cámaras.

Las posibilidades del detector semiesférico es también mucho más adecuado para su uso en implantes de retina que los detectores de presiones. La capacidad de envolver en alta calidad dispositivos de silicio en superficies complejas y tejidos biológicos añade una muy interesante y potente capacidad de electrónica y diseño de dispositivos optoelectrónicos, con muchas nuevas posibilidades de aplicación.

Más información: Universidad de Illinois en Urbana-Champaign