Un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha logrado lo que hasta hace poco parecía ciencia ficción: unas lentes de contacto capaces de captar luz infrarroja, incluso cuando el usuario tiene los ojos cerrados. Estas lentes están basadas en una sofisticada arquitectura de nanomateriales que convierte la luz infrarroja en señales visibles, todo sin necesidad de cámaras externas, cascos voluminosos o procesado digital. El avance ofrece una solución ultracompacta y energéticamente eficiente con aplicaciones que abarcan desde la vigilancia y la medicina hasta la visión nocturna pasiva.

Las lentes emplean una capa de nanoantenas metálicas y otra de semiconductores bidimensionales que generan un fotovoltaje cuando incide luz infrarroja, incluso a través de tejidos como el párpado. Se trata de una tecnología autónoma, sin componentes mecánicos, que podría integrarse en dispositivos portátiles o implantables. A diferencia de sistemas anteriores que necesitaban dispositivos externos voluminosos, estas lentes funcionan como un sistema pasivo y discreto. En este artículo exploramos el funcionamiento del dispositivo, su impacto potencial en múltiples sectores y el estado actual del desarrollo de visión infrarroja portátil.

Infraestructura de visión infrarroja en un espacio minúsculo

Los investigadores chinos han utilizado un diseño de doble capa para conseguir la transducción de señales infrarrojas en una lente tan delgada como una lente de contacto convencional. La parte más innovadora de esta tecnología se basa en materiales semiconductores de espesor atómico, concretamente diseleniuro de tungsteno (WSe₂), dispuesto en una capa inferior, y una película de oro con nanoestructuras como capa superior.

Estas nanoestructuras doradas actúan como una red de antenas ópticas, resonando con longitudes de onda del espectro infrarrojo cercano (NIR) y medio (MIR). Al incidir luz infrarroja sobre esta arquitectura, se genera una corriente en la capa inferior de WSe₂, que puede detectarse sin necesidad de circuitería adicional. La sensibilidad es tal que incluso con los párpados cerrados —donde la transmisión de luz infrarroja todavía puede alcanzar entre el 10 % y el 20 % en ciertas longitudes de onda—, el dispositivo sigue funcionando.

Una característica clave es su eficiencia cuántica externa (EQE, por sus siglas en inglés), que según los ensayos publicados alcanza un 6,4 % en el rango de 1,55 μm, suficiente para aplicaciones de visión asistida en entornos con poca luz. Todo esto encapsulado en un soporte flexible y biocompatible de tan solo unas decenas de micras de espesor.

Aplicaciones potenciales: más allá de la visión nocturna

Aunque la visión infrarroja se asocia habitualmente con aplicaciones militares y de seguridad, el uso de esta tecnología en lentes de contacto abre la puerta a muchos otros escenarios. Por ejemplo, los bomberos podrían identificar fuentes de calor a través del humo sin necesidad de sostener visores térmicos. En medicina, ciertos diagnósticos que implican análisis de temperatura cutánea o visualización de venas podrían llevarse a cabo con solo mirar al paciente.

También podría utilizarse en interfaces cerebro-máquina, ya que esta tecnología puede integrarse con sensores neuromórficos o sistemas de estimulación eléctrica en prótesis oculares. En el campo de la robótica, dotar a los operadores de visión térmica directa a través de lentes compactas podría acelerar tareas de inspección industrial o reparación en condiciones adversas.

Incluso el ámbito doméstico se vería afectado: desde detectar pérdidas de calor en el hogar hasta visualizar a personas o mascotas en la oscuridad. La ventaja de una lente pasiva, que no requiere batería ni sistema óptico complejo, convierte esta tecnología en una candidata para integrarse en productos de consumo en el futuro.

¿Cómo funciona exactamente la conversión de luz?

Cuando la luz infrarroja incide en las nanoestructuras metálicas de la lente, estas absorben la energía y excitan electrones en la capa de WSe₂. Esta excitación genera un voltaje, que puede medirse sin recurrir a sensores voluminosos. En lugar de emitir luz, el dispositivo actúa como una célula fotovoltaica específica para el infrarrojo.

La estructura tiene forma de «metasuperficie», con patrones periódicos de antenas que permiten seleccionar y amplificar ciertas longitudes de onda. En la práctica, esto significa que se pueden fabricar lentes específicas para distintos fines: detección térmica, visión nocturna o incluso codificación óptica de señales que solo ciertos usuarios pueden ver.

Además, debido a su diseño ultrafino, estas lentes no distorsionan la visión visible ni interfieren con otras lentes ópticas que el usuario pueda llevar (como gafas o filtros). El consumo de energía es nulo, ya que no hay necesidad de fuente eléctrica externa: el sistema funciona puramente por interacción fotoeléctrica.

Aún sin comercializar, pero con un futuro inmediato

Aunque el dispositivo aún no está disponible comercialmente, los investigadores afirman que su producción podría escalarse con relativa facilidad, dado que se basa en tecnologías de fabricación ya empleadas en la industria de los semiconductores. La deposición de capas atómicas, el grabado litográfico de nanoestructuras y los procesos de encapsulado biocompatible son todos procedimientos estándar en laboratorios avanzados.

Un aspecto pendiente es el desarrollo de una interfaz que permita al usuario ver directamente la señal generada. Actualmente, el voltaje generado se mide con equipos de laboratorio, pero en versiones futuras se espera que esa señal pueda convertirse en una imagen superpuesta en la retina mediante técnicas como la estimulación optogenética o displays integrados.

El prototipo también podría integrarse con redes neuronales para filtrar o resaltar señales relevantes, un campo de investigación en auge vinculado al aprendizaje profundo aplicado al sentido de la vista.

Perspectivas técnicas y retos por resolver

Desde el punto de vista técnico, este avance reúne varias propiedades que lo convierten en candidato ideal para la miniaturización extrema de sensores ópticos:

• Sensibilidad espectral ajustable: mediante la ingeniería de las nanoestructuras, se puede elegir a qué longitud de onda responde el dispositivo.

• Sin necesidad de energía externa: funciona con la luz incidente, como una célula solar especializada.

• Biocompatibilidad: los materiales empleados no provocan reacción adversa en contacto con tejidos humanos.

• Espesor submilimétrico: menor que muchas lentes blandas comerciales.

• Tiempo de respuesta rápido: en el orden de milisegundos, lo cual es suficiente para visión dinámica.

No obstante, todavía hay obstáculos. El primero es la integración de la señal en el circuito visual del usuario. También es necesario garantizar la durabilidad de las lentes, su resistencia al parpadeo, la limpieza o las lágrimas. El campo de visión, por otra parte, está limitado por el tamaño de la zona activa del sensor, que por ahora es de apenas unos milímetros cuadrados.

Reflexiones finales: una ventana nueva para los sentidos humanos

Este avance no solo extiende nuestra capacidad para percibir información térmica del entorno, sino que también propone un nuevo paradigma de interacción visual con el mundo. Se trata de visión infrarroja pasiva, compacta, directa y potencialmente asequible. A medio plazo, podríamos hablar de dispositivos implantables o híbridos con realidad aumentada, integrando varias modalidades sensoriales en un único interfaz ocular.

En definitiva, estos desarrollos nos acercan a una visión que va más allá de los límites biológicos. La posibilidad de ver con los ojos cerrados —en cierto sentido, de “sentir” el calor o la actividad detrás de los párpados— redefine lo que entendemos por percepción visual.