Le prestazioni della fotocamera sui dispositivi mobili hanno dimostrato di essere una delle caratteristiche a cui mira la maggior parte degli utenti finali. L'importanza del miglioramento della qualità dell'immagine ottica, e la tendenza ad avere smartphone sempre più sottili ha spinto i produttori ad aumentare il numero di fotocamere per fornire ai telefoni uno zoom migliore, fotografia di alta qualità con esposizione in condizioni di scarsa illuminazione, e impostazioni ritratto, per dirne alcuni. Ma aggiungere obiettivi aggiuntivi a una configurazione ottica miniaturizzata e guidare la messa a fuoco della luce con un dispositivo elettronico non è così facile come sembra, particolarmente su piccola scala o in spazi ristretti.

L'integrazione di un obiettivo zoom dinamico regolabile in un telefono cellulare di spessore millimetrico, in un microscopio miniaturizzato, o all'estremità remota di un endoscopio medico richiede lenti complesse in grado di gestire l'intero spettro ottico ed essere rimodellate elettricamente in pochi millisecondi. Fino ad ora, una classe di materiali morbidi noti come modulatori di luce spaziale a cristalli liquidi sono stati lo strumento preferito per la modellazione della luce ad alta risoluzione, ma la loro implementazione ha dimostrato di avere limiti in termini di prestazioni, ingombro e costo.

In uno studio recentemente pubblicato su Fotonica della natura , frutto di una stretta collaborazione tra Pascal Berto, Chang Liu e Gilles Tessier dell'Institut de la Vision; e Laurent Philippet, Johann Osmond, Adeel Afridi, Marc Montagut, e Bernat Molero, guidato dal Prof. ICREA presso ICFO Romain Quidant, i ricercatori dimostrano una tecnica regolabile per manipolare la luce senza alcun movimento meccanico. In questo approccio, coniato Smartlens, una corrente viene fatta passare attraverso un resistore a scala micrometrica ben ottimizzato, e il riscaldamento modifica localmente le proprietà ottiche della lastra di polimero trasparente che sostiene il resistore.

Più o meno allo stesso modo in cui un miraggio piega la luce passando attraverso l'aria calda per creare illusioni di laghi lontani, questa regione calda su microscala è in grado di deviare la luce. Entro millisecondi, una semplice lastra di polimero si può trasformare in lente e ritorno:piccola, Le lenti intelligenti su scala micrometrica si riscaldano e si raffreddano rapidamente e con un consumo energetico minimo. Possono anche essere fabbricati in array, e gli autori dimostrano che più oggetti posti a distanze molto diverse possono essere messi a fuoco all'interno della stessa immagine attivando le Smartlenses poste di fronte a ciascuno di essi, anche se la scena è a colori.

Modellando la diffusione del calore e la propagazione della luce e utilizzando algoritmi ispirati alle leggi della selezione naturale, gli autori dimostrano di poter andare ben oltre le semplici lenti:un resistore opportunamente progettato può modellare la luce con un altissimo livello di controllo e raggiungere un'ampia varietà di funzioni ottiche. Ad esempio, se la resistenza giusta è impressa su di essa, un pezzo di polimero potrebbe essere attivato o disattivato a piacimento per generare una data "forma libera" e correggere specifici difetti della nostra vista, o le aberrazioni di uno strumento ottico.

Come sottolinea il prof. Romain Quidant, "notevolmente, la tecnologia Smartlens è conveniente e scalabile, e ha dimostrato di avere il potenziale per essere applicato a sistemi tecnologici di fascia alta, nonché a semplici dispositivi di imaging orientati all'utente finale." I risultati di questo studio aprono una nuova finestra per lo sviluppo di dispositivi a basso costo sintonizzabili dinamicamente che potrebbero hanno un forte impatto sugli attuali sistemi ottici esistenti.