Científicos surcoreanos logran producir 300 metalentes por segundo con tecnología de impresión continua

Un equipo conjunto de científicos surcoreanos ha logrado un avance significativo en la fabricación de metalentes al desarrollar un sistema de producción masiva capaz de generar 300 unidades por segundo, aproximadamente 100 veces más rápido que los métodos convencionales, según informó el Ministerio de Ciencia y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones de Corea del Sur.

Los metalentes son elementos ópticos de próxima generación que manipulan la fase, amplitud y polarización de la luz a escala nanométrica. A diferencia de las lentes refractivas convencionales, estos dispositivos tienen una superficie plana y son cientos de veces más delgados, lo que permite un diseño ultrafino mientras mantienen un control preciso de la luz y pueden realizar múltiples funciones, según el estudio publicado en Nature.

El equipo de investigación, liderado por los profesores Kyu Jin Cho e Inki Kim del Centro de Investigación Líder de la Universidad Sungkyunkwan y el profesor Junsuk Rho de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, desarrolló una tecnología de proceso de nanoimpresión de rollo a rollo que puede producir metalenses que operan en el espectro visible a una velocidad superior a 300 unidades por segundo, según el ministerio.

Hasta ahora, la fabricación de metalentes requería procesos semiconductores complejos y costosos como la litografía fotográfica de ultravioleta profundo o la litografía de haz de electrones, lo que limitaba la producción a niveles de laboratorio y dificultaba enormemente la comercialización de productos reales, según las fuentes.

Para superar estas limitaciones, los investigadores utilizaron la tecnología de fundición de impresión de rollo a rollo desarrollada en el Centro de Investigación Líder de la Universidad Sungkyunkwan. En lugar de usar moldes rígidos de níquel para fabricar metalentes uno por uno, el equipo creó un molde de réplica de polímero flexible con un área de 12 pulgadas en forma de rodillo cilíndrico, según el estudio.

Este sistema permite imprimir lentes continuamente rotando el rodillo, similar a la impresión de periódicos. Los investigadores introdujeron una tecnología de tratamiento superficial especialmente desarrollada para maximizar la durabilidad y resolución del molde de réplica de polímero, logrando que no hubiera diferencia de rendimiento entre la primera lente fabricada y la última en un proceso continuo de 200 metros de longitud, según Nature.

El sistema puede producir 300 metalentes por segundo, aproximadamente 100 veces más rápido que los métodos existentes, según el ministerio. Además, los investigadores lograron asegurar una eficiencia óptica superior al 90 por ciento en el espectro visible mediante el recubrimiento de una capa de dióxido de titanio de alto índice de refracción utilizando el método de deposición de capa atómica sobre las nanoestructuras impresas, según el estudio.

Los resultados experimentales confirmaron que las metalentes fabricadas formaron un enfoque preciso a nivel de límite de difracción en todo el espectro visible y lograron una relación de Strehl superior a 0.8, el estándar para lentes de alto rendimiento, según Nature. La relación de Strehl es una medida que indica qué tan bien una lente concentra la luz en el punto focal en comparación con una lente teóricamente perfecta, según las fuentes.

El equipo de investigación depositó una capa conforme de dióxido de titanio de alto índice mediante deposición de capa atómica para mejorar dramáticamente el rendimiento óptico. La caracterización experimental confirmó alta eficiencia óptica y uniformidad en toda el área estampada, con rendimientos consistentemente altos, según el artículo publicado en Nature.

Los investigadores fabricaron un sello maestro de oblea de 300 milímetros y crearon un molde de réplica flexible correspondiente. Las imágenes de microscopio electrónico de barrido mostraron que el molde de réplica mantuvo su calidad estructural después de 10 metros, 100 metros y 200 metros de impresión de rollo a rollo, según los datos extendidos del estudio.

El análisis de la función de transferencia de modulación mostró que las metalenses fabricadas alcanzaron una respuesta de frecuencia espacial comparable a los diseños teóricos en diferentes longitudes de onda, según Nature. Los resultados de imagen utilizando un objetivo de resolución USAF 1951 bajo iluminación roja, verde y azul demostraron que todos los elementos de los grupos 6 y 7 fueron capturados con claridad, según el estudio.

Este logro es evaluado como un punto de inflexión crítico que resuelve el problema de la producción masiva de metalenses que la comunidad óptica mundial no había podido resolver, utilizando tecnología de proceso independiente desarrollada por investigadores surcoreanos, cambiando potencialmente el panorama del mercado óptico de próxima generación, según el ministerio.

La tecnología tiene el potencial de resolver fundamentalmente el problema persistente de la protuberancia de la cámara en los teléfonos inteligentes al reducir el grosor cientos de veces mientras mantiene un alto rendimiento, según las fuentes. Se espera que genere cambios innovadores en diversas industrias avanzadas, incluidas gafas de realidad aumentada ligeras en forma de anteojos, equipos de imagen médica de ultra precisión, biosensores y sistemas ópticos espaciales y satelitales, según el ministerio.

Los profesores Kyu Jin Cho e Inki Kim de la Universidad Sungkyunkwan y el profesor Junsuk Rho de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang dijeron que este es un logro que demuestra por primera vez en el mundo que las metalenses, que se consideraban difíciles de comercializar debido a problemas de alto costo, ahora pueden producirse en masa a una velocidad de más de 300 unidades por segundo a nivel de sitio industrial real, según el ministerio.

Los investigadores agregaron que dado que la capacidad tecnológica integral desde el diseño de dispositivos hasta los procesos de fabricación de alta velocidad y gran volumen ha sido reconocida en todo el mundo, esto servirá como una base crucial para acelerar la comercialización de la industria óptica de próxima generación en general, así como la implementación de la plataforma de fundición de impresión de rollo a rollo que está promoviendo el Centro de Investigación Líder de la Universidad Sungkyunkwan, según las fuentes.

Kim Sung-soo, director de la Oficina de Política de Investigación y Desarrollo del ministerio, dijo que este logro es un resultado valioso logrado mediante la convergencia de excelentes capacidades de investigación respaldadas por el apoyo del gobierno y el sector privado, según el ministerio. Kim agregó que el gobierno continuará creando un entorno de investigación y brindando apoyo generoso para que los investigadores puedan continuar produciendo logros de clase mundial, según las fuentes.

La investigación fue financiada por programas del Ministerio de Ciencia y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, incluidos proyectos de investigación básica y desarrollo de tecnología de fusión pionera del futuro, así como el Centro de Financiamiento e Incubación de Investigación de Samsung para Tecnología Futura y el programa del Centro de Investigación de Convergencia POSCO-POSTECH-RIST financiado por POSCO, según Nature.

El estudio, titulado "300-unit-per-second roll-to-roll manufacturing of visible metalenses", fue publicado en la revista Nature el 16 de abril de 2026 a medianoche hora local, según el ministerio. Los primeros autores del artículo son Trung Hoang de la Universidad Sungkyunkwan, Yujin Park de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang y Juhoon Kim de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang, según Nature.

La tecnología de rollo a rollo permite la fabricación continua y totalmente automatizada a gran escala y rentable con un costo comparable o incluso inferior al de la óptica refractiva convencional, según el estudio. El trabajo muestra potencial para la transición de la tecnología de metasuperficies de la investigación académica al mundo real, según Nature.

Las metasuperficies han sido estudiadas extensamente durante la última década por su capacidad para manipular la luz a escalas de sublongitud de onda, según el artículo. Una de las tendencias más críticas que ha surgido recientemente ha sido la fabricación escalable, que está allanando el camino para la comercialización y adopción industrial de metasuperficies, según Nature.

Sin embargo, el rendimiento de producción de metasuperficies hasta ahora ha permanecido en gran medida a nivel académico, limitando su despliegue práctico, según el estudio. Esta demostración de fabricación de metalenses visibles mediante nanoimpresión de rollo a rollo representa un avance significativo hacia la producción a nivel industrial, según las fuentes.