La visión de rayos X de Superman se hace portátil

Unos científicos han desarrollado un chip en miniatura capaz de captar imágenes de objetos a través de cartón. Esta tecnología, pensada para su integración en teléfonos inteligentes, nos acerca a emular la capacidad de Superman para ver a través de objetos sólidos, sin necesidad de rayos X.

Inspirándose en la visión de rayos X de Superman, investigadores de la Universidad de Texas en Dallas (UTD) y la Universidad Nacional de Seúl (SNU) han avanzado en la capacidad de mirar dentro de paquetes y a través de paredes. Lo han conseguido desarrollando un chip de imagen lo bastante pequeño para caber dentro de un smartphone.

Kenneth O, coautor del estudio y catedrático de Ingeniería Eléctrica de la UTD, además de director del Centro de Excelencia Analógica de Texas (TxACE), comparó esta tecnología con la visión de rayos X de Superman. Sin embargo, utilizan señales de entre 200 y 400 gigahercios en lugar de rayos X, ya que estos últimos pueden suponer un daño potencial.

En 2022 se dio a conocer la tecnología del microchip generador de imágenes, que supuso la culminación de más de 15 años de investigación y desarrollo por parte de O y su equipo, que incluía estudiantes, investigadores y colaboradores.

Exploración de las frecuencias seguras e invisibles

Este chip emite radiaciones dentro de la gama de los terahercios (THz), que abarca frecuencias electromagnéticas entre 0,1 THz (100 GHz) y 10 THz, con longitudes de onda correspondientes que oscilan entre 3 mm y 0,03 mm.

Estas ondas, invisibles para el ojo humano y consideradas seguras, poseen frecuencias superiores a las de las ondas de radio y las microondas, pero inferiores a las de la luz infrarroja.

En la demostración de 2022, O mostró cómo los haces de 430 GHz del microchip podían atravesar niebla, polvo y otros obstáculos que la luz óptica no puede penetrar. Al encontrar objetos, los haces se reflejaban en el microchip, donde los píxeles captaban las señales para formar una imagen.

A diferencia de los métodos tradicionales, que dependen de lentes externas para mejorar la claridad y nitidez de la imagen, este generador de imágenes utiliza la tecnología de semiconductores complementarios de óxido metálico (CMOS), empleada habitualmente en la producción de procesadores informáticos de consumo, chips de memoria y dispositivos digitales modernos.

El CMOS se ha revelado como un medio rentable para generar y detectar señales THz, sobre todo en el rango de frecuencias de unos 200 GHz y superiores, ofreciendo una resolución significativamente mejorada.

Así pues, los investigadores se centraron en perfeccionar la calidad de imagen de su modelo 2022 y miniaturizar la tecnología para su uso portátil. El nuevo chip generador de imágenes presentaba una matriz de 1 x 3 píxeles CMOS de 296 GHz y mantenía su diseño sin lentes.

Diseño sin lentes para la compatibilidad móvil

Wooyeol Choi, autor del artículo y profesor adjunto del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la SNU, destacó: “Hemos diseñado el chip sin lentes ni ópticas para que sea compatible con dispositivos móviles. Los píxeles, responsables de crear imágenes captando las señales reflejadas de los objetos objetivo, tienen forma de cuadrados de 0,5 mm, de tamaño similar al de un grano de arena.”

Pruebas seguras y futuras mejoras

La tecnología se probó con éxito, captando imágenes de objetos ocultos por cartones desde una distancia de aproximadamente un centímetro. Mantener esta proximidad fue deliberado para garantizar la seguridad y la privacidad, evitando posibles usos indebidos como escanear el contenido de las bolsas desde lejos.

El objetivo de los investigadores es mejorar la tecnología para que permita obtener imágenes desde distancias de hasta 12,7 cm.

Brian Ginsburg, director de investigación de radiofrecuencias, ondas milimétricas y alta velocidad de los laboratorios Kilby de Texas Instruments (TI), destacó: “Han sido necesarios 15 años de investigación para mejorar el rendimiento de los píxeles 100 millones de veces, junto con técnicas de procesamiento digital de señales, para lograr este avance en la obtención de imágenes. Esta tecnología disruptiva muestra el verdadero potencial de las imágenes THz”.

Los investigadores prevén integrar su microchip generador de imágenes en los teléfonos inteligentes para diversos fines, como detectar clavos y vigas de madera, identificar grietas en tuberías e inspeccionar el contenido de sobres y paquetes, además de posibles aplicaciones médicas.

Por último, la financiación de la investigación ha corrido a cargo del Programa de Investigación Tecnológica Fundacional sobre Microsistemas de Ondas Milimétricas y Alta Frecuencia de Texas Instruments (TI) y del Programa Global de Divulgación de la Investigación de Samsung.