Investigadores del Laboratorio de Ingeniería de Materiales Ópticos de ETH Zúrich han roto por primera vez una barrera que lleva casi 100 años sin cuestionarse: han creado un píxel capaz de emitir luz para formar imágenes en una pantalla y, simultáneamente, detectar y analizar la luz que recibe como haría un sensor de cámara. Los resultados se publican esta semana en la revista Nature (DOI: 10.1038/s41586-026-10681-7) bajo la dirección del profesor David Norris, y ya han dado lugar a una solicitud de patente nominada al premio Spark de este año.
El término «pixel» — abreviatura de «picture element» — apareció por primera vez hace casi un siglo en la publicación tecnológica estadounidense Wireless World. Desde entonces, los píxeles han tenido roles excluyentes: iluminan las pantallas de móviles, ordenadores y televisores, o capturan la luz en los sensores de cámara. Hacer ambas cosas en la misma unidad material se consideraba físicamente incompatible. El «píxel de Fourier» que ha desarrollado el equipo de Norris demuestra que no lo es.
Cómo funciona el píxel de Fourier
La tecnología se basa en la interferencia de ondas de luz sobre una superficie metálica. Los píxeles están esculpidos a escala nanométrica para dirigir la luz que incide sobre ellos y dispersarla de manera controlada. Esas ondas superficiales interfieren entre sí creando patrones precisos, lo que permite al píxel tanto proyectar imágenes como registrar intensidad, fase y polarización de la luz que lo atraviesa.
La parte más interesante técnicamente es lo que el equipo llama «operaciones matemáticas directas sobre el material del píxel»: en un diseño más avanzado, el sistema podría reaccionar a una imagen capturada y producir un patrón de luz de respuesta sin pasar por un ordenador. La función de procesamiento está embebida en la física del material, no en el software. Para quienes trabajan en sistemas ópticos de baja latencia — comunicaciones cuánticas, sensores distribuidos, holografía en tiempo real — esa propiedad es relevante.
Los chips fotónicos, que procesan información con luz en lugar de electricidad, han demostrado en publicaciones recientes de Nature que pueden superar en velocidad y eficiencia energética a los circuitos electrónicos tradicionales para tareas de IA. El píxel bidireccional de Zúrich opera en una capa diferente — no procesa datos sino que los capta y emite — pero pertenece al mismo universo conceptual de sistemas que manipulan la luz para hacer cosas que los electrones no pueden.
Aplicaciones a corto y largo plazo
El objetivo inmediato del equipo es escalar el concepto a una matriz de muchos píxeles de Fourier. Esa matriz podría dar lugar a dispositivos que combinan en una sola pantalla las funciones de display y cámara, sin los módulos separados que hoy ocupan espacio en los bordes de teléfonos y tablets. Para los fabricantes de dispositivos que llevan años intentando reducir el tamaño del notch y mejorar el ratio pantalla/cuerpo, un panel que elimina el módulo de cámara frontal tiene valor inmediato.
Más allá del hardware de consumo, las aplicaciones que los investigadores mencionan explícitamente incluyen comunicaciones ópticas de alta velocidad — donde la capacidad de detectar y emitir luz simultáneamente podría aumentar el ancho de banda de los enlaces de fibra — y procesamiento de información cuántica, donde controlar la polarización y fase de los fotones es fundamental.
El equipo surcoreano que trabaja en pantallas OLED flexibles que no pierden brillo al doblarse enfrenta un problema diferente — la degradación mecánica del material emisor — pero el horizonte de aplicación es el mismo: pantallas que hacen más cosas con menos espacio y menor consumo. El píxel de Fourier añade a esa lista la posibilidad de que una pantalla flexible también sea un sensor de visión completo.
Mi valoración
He seguido los avances en óptica integrada durante varios años y el anuncio de ETH Zúrich llama la atención no por la promesa sino por el momento: llega en un ciclo donde la industria de semiconductores está buscando alternativas a la electrónica de silicio para superar los límites físicos del escalado. Lo que más me convence de este trabajo es la publicación en Nature y la nominación al Spark Award, que son señales de que la comunidad científica considera los resultados reproducibles y la tecnología promisora.
Lo que más me preocupa es el gap entre «funciona en laboratorio a escala nanométrica» y «funciona en producción en millones de unidades a precio de consumo». Los chips fotónicos para IA que el equipo de la Universidad de Florida envió a la Estación Espacial Internacional llevan dos años en pruebas y aún no han llegado a producto comercial. La fotónica tiene plazos de madurez más largos que el software.
Mi predicción: veremos los primeros prototipos de cámara-pantalla basados en matrices de píxeles de Fourier en demostraciones de conferencias sectoriales (SID, ICMR) en 2028 o 2029. La integración en dispositivos de consumo no llegará antes de 2031, pero cuando llegue, cambiará el diseño de los dispositivos más radicalmente que la eliminación del jack de auriculares.
Preguntas frecuentes
¿Qué es un píxel de Fourier y por qué es diferente a los píxeles convencionales?
Un píxel convencional tiene una función: o emite luz (pantalla) o la detecta (cámara). El píxel de Fourier de ETH Zúrich usa la interferencia de ondas de luz sobre una superficie metálica esculpida a escala nanométrica para hacer ambas cosas simultáneamente. Puede proyectar imágenes y capturar lo que la cámara registraría, en la misma unidad material. El nombre viene del análisis de Fourier, la herramienta matemática que descompone señales en sus frecuencias componentes — que es exactamente lo que ocurre con la luz en la superficie del píxel.
¿Cuándo podríamos ver esto en un smartphone real?
El equipo de ETH Zúrich está trabajando en escalar el concepto a una matriz de múltiples píxeles — el paso previo imprescindible para cualquier aplicación de pantalla o cámara. A partir de ahí, el proceso de industrialización, pruebas de fiabilidad y reducción de coste habitualmente lleva entre cinco y diez años para tecnologías de fabricación a nanómetros. Las estimaciones más optimistas de los investigadores apuntan a aplicaciones en comunicaciones ópticas antes que en pantallas de consumo, dado que en esas aplicaciones los requerimientos de escala son menores.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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