Inspirada en calamares y pulpos, una nueva pantalla almacena y muestra imágenes encriptadas sin necesidad de dispositivos electrónicos

Una pantalla flexible inspirada en parte en el calamar puede almacenar y mostrar imágenes encriptadas como una computadora, utilizando campos magnéticos en lugar de dispositivos electrónicos. reportado en Materiales avanzados por ingenieros de la Universidad de Michigan.

«Es una de las primeras veces que los materiales mecánicos utilizan campos magnéticos para el cifrado a nivel de sistema, el procesamiento de información y la computación. Y a diferencia de algunos ordenadores mecánicos anteriores, este dispositivo puede colocarse alrededor de la muñeca», afirmó Joerg Lahann, profesor universitario de Ingeniería Química de Wolfgang Pauli y coautor del estudio.

La pantalla de los investigadores podría utilizarse en cualquier lugar donde las fuentes de luz y energía resulten incómodas o indeseables, como en prendas de vestir, pegatinas, tarjetas de identificación, códigos de barras y lectores de libros electrónicos. Una única pantalla puede mostrar una imagen para que la vea todo el mundo si se coloca cerca de un imán estándar o una imagen privada cifrada si se coloca sobre una compleja matriz de imanes que actúa como una clave de cifrado.

«Este dispositivo puede programarse para mostrar información específica sólo cuando se proporcionan las claves adecuadas. Y no hay ningún código ni dispositivo electrónico que pueda ser pirateado», dijo Abdon Pena-Francesch, profesor adjunto de ciencia e ingeniería de materiales de la UM y coautor correspondiente. «Esto también podría usarse para superficies que cambian de color, por ejemplo, en robots camuflados».

Al sacudir la pantalla se borra la imagen (como en un Etch-A-Sketch), excepto que la imagen está codificada en las propiedades magnéticas de las cuentas dentro de la pantalla. Vuelve cuando la pantalla se expone nuevamente al campo magnético.

Las perlas actúan como píxeles al alternar entre hemisferios anaranjados y blancos. Las mitades anaranjadas de las perlas contienen partículas magnéticas microscópicas que les permiten rotar hacia arriba o hacia abajo cuando se exponen a un campo magnético, lo que proporciona el contraste de color necesario para mostrar una imagen.

Al exponer los píxeles a un imán, se programarán para que se muestren de color blanco o naranja en un campo magnético de atracción o de empuje, un estado conocido como polarización. En el caso de algunos píxeles fabricados con partículas magnéticas de óxido de hierro, la polarización se puede cambiar con campos magnéticos relativamente débiles. Pero la polarización de los píxeles que también incluyen partículas de neodimio es más difícil de cambiar: se requiere un pulso magnético fuerte.

Al colocar la pantalla sobre una rejilla de imanes con diferentes potencias y orientaciones, se puede cambiar selectivamente la polarización en algunas partes de la pantalla, lo que hace que algunos píxeles se vuelvan blancos y otros se vuelvan anaranjados bajo la misma orientación del campo magnético. Así es como se codifica una imagen.

Luego, la imagen se puede mostrar bajo cualquier campo magnético débil, incluido un imán normal. Pero como las partículas de óxido de hierro se pueden reprogramar con campos relativamente más débiles, las imágenes privadas se pueden mostrar con una segunda rejilla magnética que reescribe selectivamente cómo se dan vuelta algunas áreas de la pantalla. Cuando se devuelven al imán estándar, los píxeles de óxido de hierro vuelven a su polarización original para mostrar la imagen pública.

Se pueden mostrar varias imágenes privadas a partir de una única imagen pública, cada una con una clave única. Las claves de decodificación también se pueden programar para que funcionen únicamente con claves de codificación específicas para mayor seguridad.

El equipo decidió la resolución de la pantalla estudiando calamares y pulpos, que cambian de color al expandir y contraer los sacos de pigmento en su piel.

«Si se hacen las perlas demasiado pequeñas, los cambios de color se vuelven demasiado pequeños para poder verlos», dijo Zane Zhang, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales de la UM y primer autor del estudio. «Los sacos de pigmento del calamar tienen un tamaño y una distribución optimizados para ofrecer un alto contraste, por lo que adaptamos los píxeles de nuestro dispositivo para que coincidan con su tamaño».