Inventan una cámara para móviles que puede ver lo invisible

El dispositivo puede captar imágenes nítidas en la noche y detectar la composición química de alimentos.

La nueva cámara podrá determinar qué frutas son mejores para el consumo a partir de su composición química, gracias a la luz infrarroja (ICFO)

Del violeta al rojo, pasando por el azul, el verde o el amarillo, toda la variedad de colores que el ser humano conoce corresponde en realidad a una diminuta parte de la luz que llega a la Tierra. Por encima del violeta y por debajo del rojo existen el ultravioleta y el infrarrojo, un mundo con un sinfín más de matices y de información al que nuestros ojos son ciegos.

Ahora, dos equipos de científicos del Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), en Castelldefels, en colaboración con la empresa Graphenea , han inventado una cámara digital para móviles que puede percibir todo este mundo. Se trata del primer dispositivo de imagen que capta tanto luz visible como infrarroja y ultravioleta, y lo hace en una superficie menor de un centímetro cuadrado.

Stijn Goossens

Primer autor del estudio

“Gracias a la luz infrarroja se puede ver en la noche, y a través de ciertos objetos como la niebla. También se pueden reconocer las composiciones químicas de las frutas y las verduras”, informa a Big Vang por teléfono el investigador Icrea Frank Koppens, codirector del estudio, que ha publicado esta semana Nature Photonics.

La atmósfera absorbe luz del sol durante el día y la vuelve a emitir en forma de radiación infrarroja que ilumina la noche, aunque ni los ojos humanos ni las cámaras convencionales pueden verla. “Pero si usas esta cámara por la noche, se ve como si fuera de día”, ilustra Stijn Goossens, primer autor de la investigación, en entrevista telefónica. “También podemos ver a través de la niebla o incluso del humo. En ciertas longitudes de onda del infrarrojo, la niebla no dispersa la luz tan eficientemente”, añade. Estas aplicaciones podrían ser especialmente útiles para los coches de conducción autónoma.

En cuanto a la detección de composiciones químicas, Goossens explica que funciona como la luz visible. Cada sustancia tiene su propia forma de reflejar la luz: por eso podemos diferenciar los materiales, como la madera o el metal, por su color. En el espectro infrarrojo, esa huella propia se acentúa aun más, lo que permite distinguir sustancias que con luz visible podrían parecer iguales.

Fotografía de una pera y una manzana tomada con la nueva cámara, que combina la información de los infrarrojos con la luz visible. Los científicos están trabajando en mejorar su resolución (ICFO)

Con la nueva cámara, se podrían tomar imágenes de las frutas de un supermercado para saber cuáles son más comestibles. “Con el infrarrojo puedes ver las partes podridas de una manzana, porque tienen una composición diferente”, apunta Koppens. También se podría comprobar el contenido de azúcar de un melón o si la leche sigue estando fresca. “Incluso se podría potencialmente apuntar con el teléfono a una botella de vino y que te dijera de qué tipo es”, indica el codirector de la investigación.

Los científicos se basaron en las cámaras de móvil actuales, pero en los circuitos eléctricos incorporaron grafeno y un tipo de nanopartículas llamadas puntos cuánticos. El grafeno es un material hecho de carbono, como el grafito o el diamante, pero extremadamente fino y flexible, y con una gran capacidad de conducir la electricidad. Los puntos cuánticos, por otra parte, son unos cristales diminutos –un millón de veces más pequeños que un milímetro– que absorben la luz. “Su principal propiedad es que puedes escoger qué color de luz quieres que absorban cambiando su tamaño”, declara por teléfono Gerasimos Konstantatos, investigador Icrea que lidera el grupo del ICFO encargado de desarrollar esta parte del proyecto, y codirector de la investigación. La cámara está formada por una capa de grafeno recubierta por un billón de puntos cuánticos.

La nueva cámara combina por primera vez la tecnología de los circuitos de silicio actuales con el grafeno y los puntos cuánticos (ICFO)

Ultravioleta, visible e infrarrojo al precio de una cámara actual

“La principal ventaja de la nueva cámara es que el grafeno es barato”, remarca Koppens. Actualmente existen cámaras de infrarrojos que pueden costar decenas de miles de euros. Además, tienen un tamaño mucho mayor, ya que necesitan un sistema de refrigeración para funcionar, y son ciegas a la luz visible. “Ahora tenemos una cámara que combina ambos mundos –la luz visible y la infrarroja– con el coste de los económicos circuitos de silicio”, subraya Konstantatos.

“Por el momento tenemos un prototipo”, informa Koppens. El próximo paso será producirlo a gran escala a nivel industrial, y para eso los investigadores tendrán que resolver algunos retos en la producción del grafeno, ya que se trata de un material nuevo. Dependiendo de la inversión económica, Koppens estima que la nueva cámara podrá estar en el mercado en un plazo de dos a cuatro años. Los investigadores están valorando la posibilidad de crear una empresa spin off para comercializarla.

Referencia Bibliográfica:

Broadband image sensor array based on graphene–CMOS integration ; Nature Photonics 11, 366–371 2017) doi:10.1038/nphoton.2017.75

FUENTE: LA VANGUARDIA