La maggior parte dei sensori d'immagine a colori utilizza un filtro colore a matrice davanti allo strato di silicio; quest'ultimo, infatti, 'conta' solo il numero dei fotoni, senza discriminarne la lunghezza d'onda. Il filtro colorato a matrice Bayer 2x2, generalmente RBG, con due pixel verdi, uno rosso e uno blu, permette la visione a colori. Il problema è però rappresentato dal fatto che parte della radiazione luminosa che passa per l'ottica davanti al sensore non viene sfruttata, in quanto assorbita dai sub-pixel colorati del filtro. Nelle condizioni di scarsa illuminazione questo fatto può essere critico.
Un gruppo di ricerca del Kavli Nanoscience Institute, del Thomas J. Watson Sr. Laboratory of Applied Physics e del California Institute of Technology di Pasadena, è però al lavoro per trovare una nuova via alla soluzione del problema. I ricercatori hanno dimostrato la fattibilità dell'utilizzo di nanostrutture 3D al di sopra dei pixel per dividere il cammino ottico delle diverse lunghezze d'onda della luce, separando il fascio nei diversi colori, senza dover assorbire luce nel processo. Possiamo pensare a questo strato di materiale dielettrico con struttura 3D come a dei microprismi, fabbricabili direttament e sul sensore con i normali processi di produzione dei semiconduttori.
Per portare avanti lo studio i ricercatori hanno operato su modelli in scala, più facili da produrre in un laboratorio universitario, costruendo una struttura cubica con circa un base 35x35mm, costituita da 20 strati da 1,5mm in polipropilene. Viste le dimensioni in scala, anche le lunghezze d'onda in gioco nella dimostrazione in modello sono state scalate, operando in questo caso nel campo delle microonde, in particolare delle onde millimetriche con frequenze tra 26 e 40 GHz. Le strutture reali da applicare ai sensori avranno invece strati da circa 400 nm, per interagire con le frequenze del visibile, tipicamente tra 430–770 THz.
La tecnologia è molto promettente in quanto l'utilizzo di uno scattering volumetrico permette di superare la semplice dispersione cromatica (tipica del prisma), ma di separare le lunghezze d'onda per fenomeni di risonanza, con una selezione delle frequenze che può essere disegnata a banda larga o a banda stretta, anche per spettri discontinui. Tutto ciò, al di là dei sensori d'immagine, apre interessanti possibilità per il rilevamento spettrale in diversi contesti, ma anche applicazioni legate al fotovoltaico. La ricerca è stata finanziata all'interno dei programmi Extreme Optics and Imaging della DARPA statunitense (Defense Advanced Research Projects Agency).
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