¿Puede la tecnología desarrollada en Harvard interrumpir la industria de fabricación de lentes? –Gaceta de Harvard

A principios de 2016, un equipo dirigido por Capasso, con contribuciones clave de Khorasaninejad, el estudiante de posgrado Rob Devlin y el posdoctorado Wei Ting Chen, demostraron que sí se podía hacer y lo suficientemente bien como para que los dispositivos comerciales fueran posibles. Capasso presentó un informe de invención ante la Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard y, poco después, el descubrimiento apareció en la portada de Science. Gordon, director de desarrollo comercial para ciencias físicas de OTD, intervino para gestionar la avalancha de interés.

“Llevo mucho más tiempo en esto de lo que me gustaría admitir, pero ese papel, el invento y la patente que presentamos generaron mucho más interés comercial (de empresas, empresarios e inversores) que cualquier otro invento de tecnología dura que pueda recordar. ”, dijo Gordon. “Fue emocionante y un poco impactante. Conocimos y hablamos con mucha gente sobre este trabajo”.

Esas personas entendieron entonces lo que Capasso había visto más de una década antes. Las lentes son componentes esenciales en una gran cantidad de dispositivos, que enfocan y detectan la luz, tanto visible como invisible, para aplicaciones que van mucho más allá de las imágenes, incluido el reconocimiento facial en teléfonos inteligentes y computadoras portátiles, detección de proximidad y gestos para mejorar las funciones de respuesta en dispositivos automatizados, cámaras de detección de profundidad , conciencia medioambiental en drones y robots, y prevención de colisiones en coches autónomos.

En muchos de esos dispositivos, el espacio es reducido. Los elementos apilados de plástico o vidrio en las lentes tradicionales han resistido la verdadera miniaturización que han sufrido la mayoría de los demás componentes. Permanecen entre los componentes más voluminosos y un cuello de botella en el diseño de dispositivos.

“Sostengo mi teléfono celular y saco una tarjeta de crédito”, dijo Gordon, describiendo cómo presenta la tecnología a posibles inversionistas. “Solo hay dos razones por las que el teléfono no es tan delgado como la tarjeta de crédito. Uno es la cámara y el otro es la batería. Los metalens ayudarán a que el teléfono sea tan delgado como una tarjeta de crédito”.

Mientras que los lentes tradicionales usan vidrio curvo o plástico para curvar la luz y enfocar una imagen, un metalens usa una serie de pequeños pilares en una oblea de un milímetro de espesor. Los pilares son más pequeños que la longitud de onda de la luz y transparentes a la longitud de onda deseada. La forma de los pilares, las distancias entre ellos y su disposición en la oblea se modifican para curvar la luz según se desee.

No mucho después de esa portada de Science, OTD autorizó la tecnología a una startup, Metalenz, con sede en Boston, fundada por Capasso, Devlin y Bart Riley, un emprendedor tecnológico con quien esa oficina había trabajado anteriormente. Ahora, el director ejecutivo de Metalenz, Devlin, hizo un avance de materiales clave en el laboratorio de Capasso que mejoró en gran medida la eficiencia de las lentes. A principios de este año, Metalenz registró su primera venta importante con el fabricante STMicroelectronics. STMicro utilizará metalenses en los módulos de «tiempo de vuelo» de la compañía, que brindan detección 3D en una variedad de dispositivos y que anteriormente han vendido 1.700 millones de unidades. Esas unidades aparecen en todo, desde drones hasta robots y teléfonos inteligentes. Metalenz dijo en junio que espera que sus componentes ópticos estén en millones de dispositivos de consumo este año.

Khorasaninejad, quien hoy es CEO y cofundador de Leadoptik, con sede en San Francisco, calificó el acuerdo como «un respaldo muy, muy fuerte de la industria», mientras que Capasso dijo que los metales se pueden fabricar en las mismas fábricas que los chips de computadora. cambiando”, ya que unifica dos industrias: la fabricación de semiconductores y la fabricación de lentes.

“La misma tecnología plana, conocida como litografía ultravioleta profunda, para producir circuitos integrados (chips) en masa puede ser utilizada por la misma fundición para fabricar ópticas planas como metalenses”, dijo Capasso. “Significa que todo el módulo de la cámara de un teléfono celular o computadora portátil eventualmente se fabricará de una sola vez, incluidos los metales y el sensor”.

¿Puedes deshacerte de la lente?

Capasso llegó a Harvard en 2003 después de una carrera en Bell Labs, donde, en 1994, él y sus colegas inventaron y desarrollaron el láser de cascada cuántica, que actualmente se comercializa en dispositivos para detección química y espectroscopia.

Capasso rastreó el desarrollo de los metalenos a una conversación que tuvo hace más de una década con Jim Anderson, el profesor Philip S. Weld de Química Atmosférica. Los dos habían estado discutiendo poner un láser de cascada cuántica en un dron que Anderson quería usar para detectar ciertas sustancias químicas en la atmósfera, pero no había suficiente espacio. Eso se debió en parte a los voluminosos elementos ópticos necesarios para enfocar. Anderson llegó al corazón del problema.

“Él dijo, ‘¿Puedes deshacerte de la lente?’”, recordó Capasso. “Mi primera reacción fue, ‘¿De qué diablos está hablando?’ Pero luego dije: ‘No, espera un momento’”.

Capasso comenzó a intercambiar ideas sobre la idea con un par de estudiantes de su grupo. A partir de 2007 o 2008, comenzaron a centrarse en la cuestión científica de si era posible doblar la luz en un dispositivo completamente plano.