es.wedoany.com Noticia: Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han utilizado una nueva técnica llamada "escultura por implosión" para fabricar dispositivos nanofotónicos que pueden emplearse en aplicaciones de manipulación de luz visible, como la computación óptica. El artículo correspondiente se publicó recientemente en la revista Nature Photonics.
Esta técnica permite a los investigadores usar patrones de luz para imprimir características en un hidrogel con una resolución de aproximadamente 800 nanómetros, y posteriormente reducir esas características a menos de 100 nanómetros. Dado que la resolución es menor que la longitud de onda de la luz visible (380 a 750 nanómetros), los dispositivos nanofotónicos pueden curvar la luz de maneras específicas para realizar computación óptica. Durante todo el proceso, el hidrogel se encoge más de diez veces en cada dimensión, reduciendo su volumen aproximadamente 2000 veces.
"Para lograr aplicaciones nanofotónicas en luz visible, necesitamos fabricar nanoestructuras con un tamaño de característica inferior a 100 nanómetros", declaró Quansan Yang, uno de los autores principales del artículo, exinvestigador postdoctoral del MIT y actual profesor asistente en la Universidad de Washington. "Solo así podemos crear con precisión estructuras que manipulen la luz visible". El coautor principal, Gaojie Yang, también exinvestigador postdoctoral del MIT, es otro de los autores principales. Los autores sénior incluyen al profesor Peter So, director del Centro de Imagen Biomédica Láser del MIT, y al profesor de neurotecnología Edward Boyden. Boyden también es investigador del Instituto Médico Howard Hughes y miembro de varios institutos del MIT.
Durante el proceso de escultura, el hidrogel se sumerge primero en un tinte fotosensible. Luego, un láser excita el fotosensibilizador en ubicaciones específicas para generar radicales libres, que rompen enlaces químicos y forman vacantes. Posteriormente, el hidrogel se somete a un baño de solución iónica y a un secado supercrítico, reduciendo finalmente su volumen 2000 veces. Los investigadores utilizaron esta técnica para crear diversas formas 3D, como espirales y estructuras de alas de mariposa, y fabricaron un dispositivo capaz de realizar tareas de clasificación digital. Este dispositivo introduce difracción de luz a través del patrón de vacantes, imitando una red neuronal para completar el reconocimiento de dígitos.
"Es un sistema puramente óptico que puede ejecutar computación óptica de manera efectiva", dijo So. "Se pueden manipular las propiedades del material en cada ubicación minúscula", añadió Dushan Wadduwage, uno de los autores del artículo, exinvestigador postdoctoral del MIT y actual profesor asistente en la Universidad Old Dominion. "Tenemos millones de ubicaciones cuyas propiedades debemos decidir, y esto se convierte en un problema de diseño que puede resolverse con algoritmos de aprendizaje profundo para diseñar nuevos componentes". Los investigadores planean ahora utilizar el mismo principio para construir dispositivos ópticos que clasifiquen células que fluyen a través de dispositivos de microfluídica, con el fin de identificar células tumorales circulantes en muestras de sangre. Este método también podría usarse para el análisis de imágenes de alto rendimiento de muestras de tejido de biopsia o, adaptado a otros materiales, para la fabricación de canales en dispositivos nanofluídicos 3D. La investigación fue financiada en parte por el Fondo de Colaboración MIT-Fujikura, la Oficina de Investigación del Ejército de EE. UU., Lisa Yang y Y. Eva Tan, John Doerr, Open Philanthropy, el Instituto Médico Howard Hughes y los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.
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