El sistema láser y de partículas produce imágenes en movimiento tridimensionales que parecen flotar en el aire.

Daniel Smalley siempre ha soñado con construir el tipo de hologramas 3D que sazonan las películas de ciencia ficción. Pero al ver al inventor Tony Stark empujar sus manos a través de una armadura corporal fantasmal en 3D en la película del 2008 Iron Man, Smalley se dio cuenta de que nunca podría lograr eso usando la holografía, el estándar actual para la pantalla 3D de alta tecnología, porque la mano de Stark bloquearía la fuente de luz del holograma. "Eso me irritó", dice Smalley, físico de la Universidad Brigham Young en Provo, Utah. Inmediatamente trató de averiguar cómo evitar eso.

El equipo de Smalley ha adoptado un enfoque diferente, utilizando una técnica conocida como visualización volumétrica, para crear imágenes en movimiento en 3D que los espectadores pueden ver desde cualquier ángulo. Algunos físicos dicen que la tecnología se acerca más que ninguna otra a la recreación de la proyección 3D de la princesa Leia pidiendo ayuda en la película de 1977 Star Wars . "Esto está haciendo algo que un holograma nunca puede hacer, ofreciéndole una vista completa, una pantalla estilo princesa Leia, porque no es un holograma", dice Miles Padgett, físico óptico de la Universidad de Glasgow, Reino Unido.

La técnica, descrita en Nature el 24 de enero 1 , funciona más como un Etch a Sketch de alta velocidad: utiliza fuerzas transportadas por un conjunto de rayos láser casi invisibles para atrapar una sola partícula, de una fibra vegetal llamada celulosa, y el calor Es desigual. Eso permite a los investigadores empujar y tirar de la celulosa. Un segundo conjunto de láseres proyecta luz visible - roja, verde y azul - sobre la partícula, iluminándola a medida que se mueve por el espacio. Los humanos no pueden discernir imágenes a velocidades superiores a 10 por segundo, por lo que si la partícula se mueve lo suficientemente rápido, su trayectoria aparece como una línea continua, como una bengala que se mueve en la oscuridad. Y si la imagen cambia lo suficientemente rápido, parece moverse. La pantalla se puede superponer sobre objetos reales y los espectadores pueden caminar alrededor de ella en el espacio real.

El enfoque tiene muchas ventajas sobre las técnicas existentes de visualización en 3D. La tecnología de hologramas crea imágenes en 3D al enviar luz a través de una pantalla en 2D que contiene una rejilla de difracción. La rejilla manipula los caminos de los rayos de luz de manera que interfieren para crear la percepción de que una imagen tiene profundidad. Los hologramas de última generación pueden ser a todo color y de tamaño real pero, debido a que la luz siempre debe emerger de una superficie 2D, el ángulo de visión es limitado. Y debido a que cambiar una rejilla de difracción a velocidad es un desafío, los hologramas también son generalmente estáticos.

Las pantallas volumétricas, como su nombre lo indica, recrean físicamente una imagen en el espacio 3D. La mayoría de los sistemas existentes proyectan imágenes en una pantalla 2D que gira rápidamente. Las pantallas más sofisticadas, incluidas algunas hechas por investigadores de la Universidad de Keio en Tokio que inspiraron a Smalley, usan bolas de plasma supercalentado en el espacio 3D. Pero estos actualmente solo pueden usar un solo color. Otros enfoques utilizan hardware de realidad aumentada , como HoloLens de Microsoft, que puede crear la ilusión de una imagen 3D del mundo real. Pero estos necesitan sombreros especializados y requieren muchos datos, dice Smalley.

El último sistema ya puede crear imágenes en una resolución más alta que una pantalla de computadora convencional: hasta 1.600 puntos por pulgada. Pero para crear imágenes realistas, con imágenes en movimiento complejas y visualizaciones más grandes, los físicos deberán encontrar formas de acelerar el movimiento de las partículas y controlar varias de ellas a la vez.

Smalley dice que tiene ideas sobre cómo abordar estos dos problemas. "Si avanzamos tanto en los próximos cuatro años como lo hicimos en los últimos, creo que tendremos éxito al hacer una exhibición de tamaño útil", dice.

Un problema final es que debido a que las fuerzas utilizadas para controlar las partículas son tan pequeñas, el sistema se desestabiliza fácilmente. Eso podría obstaculizar las aplicaciones militares, como simular una escena de batalla en 3D para entrenar a los soldados, porque cualquier fuerte viento golpearía las partículas de sus trayectorias. Para evitar eso, dice Smalley, el sistema podría hacerse para dispersar la luz de las nieblas de partículas que aparecen solo temporalmente. "Nunca lo vas a hacer en un huracán", dice. "Pero no está más allá del ámbito de la imaginación que pueda ocurrir afuera".

Este artículo fue publicado en inglés por Nature: journal of science