La cámara de un teléfono inteligente capta la luz con diminutos sensores, pero por sí solos no distinguen los colores. Por eso se colocan filtros de color delante de ellos: rojo, verde, azul, como vidrieras en una ventana. Cada sensor ve solo su color, y luego un programa ensambla la imagen completa a partir de esas piezas. Pero hay otra forma: en lugar de filtros, se puede colocar una nanoestructura que ella misma separe la luz por colores, como un prisma que descompone un rayo blanco en un arcoíris. Esta estructura se llama enrutador de color y no absorbe la luz, sino que simplemente la dirige al lugar adecuado.
Normalmente, estos enrutadores se diseñan iluminándolos con un haz de luz uniforme estrictamente desde arriba. Pero en una cámara real, la luz pasa a través de una lente y llega a cada sensor no como un haz uniforme, sino como un abanico de rayos en diferentes ángulos. Los científicos de este trabajo decidieron comprobar qué sucede si se diseña el enrutador directamente para ese "abanico", en lugar de para un haz uniforme. Tomaron un modelo real de cámara y calcularon cómo la luz del objetivo incide en el sensor en diferentes puntos del encuadre. Luego crearon una nanoestructura de nitruro de silicio, un material resistente, similar al vidrio pero con otras propiedades, y optimizaron su forma para que recogiera la máxima información sobre el color de la imagen, y no solo dirigiera la luz a puntos predeterminados.
Se comparó el nuevo enrutador con un filtro de color convencional. El enrutador recoge 2,8 veces más luz, pero debido a los rayos inclinados, la luz de diferentes colores se mezcla parcialmente y la pureza del color disminuye. En última instancia, con luz brillante el filtro da colores más precisos, pero con poca luz, el enrutador: recoge tanta luz que incluso con impurezas de color la imagen resulta más informativa. El umbral resultó estar en un nivel de relación señal-ruido de 13,7 decibelios, que es como la diferencia entre un susurro y una conversación normal. Para que el enrutador alcance al filtro con luz brillante, es necesario aumentar la pureza del color a 0,32; ese es el objetivo que los autores se fijan para futuros desarrollos.
El ojo humano también utiliza el truco del enrutamiento de la luz: en el centro de la retina, los conos (células sensibles al color) están empaquetados más densamente, mientras que los bastones (para la visión crepuscular) se desplazan hacia la periferia. Esto permite ver colores durante el día y distinguir el movimiento en la oscuridad.
En la serie "Altered Carbon" (Carbono alterado), las cámaras del futuro se implantan directamente en el ojo y deben funcionar con cualquier iluminación, desde el sol brillante hasta una habitación oscura. Estas nanoestructuras, adaptadas a condiciones reales, podrían ser la base para dispositivos de este tipo.