Os cientistas criaram uma câmera científica extremamente rápida que captura imagens a uma taxa de codificação de 156,3 terahertz (THz) para pixels individuais – equivalente a 156,3 trilhões de quadros por segundo. Apelidada de SCARF (femtofotografia em tempo real com abertura codificada por varredura), a câmera de nível de pesquisa pode levar a avanços em campos que estudam microeventos que vêm e vão muito rapidamente para os sensores científicos mais caros da atualidade.
O SCARF capturou com sucesso eventos ultrarrápidos, como a absorção em um semicondutor e a desmagnetização de uma liga metálica. A investigação poderá abrir novas fronteiras em áreas tão diversas como a mecânica das ondas de choque ou o desenvolvimento de medicamentos mais eficazes.
Liderando a equipe de pesquisa estava Professor Jinyang Liang do Instituto Nacional de Pesquisa Científica do Canadá (INRS). Ele é um pioneiro reconhecido mundialmente em fotografia ultrarrápida que aproveitou as descobertas de um estudo separado há seis anos. A pesquisa atual foi Publicados em Natureza, resumido em um comunicado de imprensa do INRS e primeiro relatado por Ciência Diária.
O professor Liang e companhia adaptaram sua pesquisa como uma nova abordagem sobre câmeras ultrarrápidas. Normalmente, esses sistemas usam uma abordagem sequencial: capturam quadros, um de cada vez, e os juntam para observar os objetos em movimento. Mas essa abordagem tem limitações. “Por exemplo, fenômenos como ablação por laser de femtosegundo, interação por ondas de choque com células vivas e caos óptico não podem ser estudados desta forma”, disse Liang.
A nova câmera baseia-se na pesquisa anterior de Liang para derrubar a lógica tradicional de câmera ultrarrápida. “O SCARF supera esses desafios”, escreveu Julie Robert, oficial de comunicação do INRS, em um comunicado. “Sua modalidade de imagem permite varredura ultrarrápida de uma abertura codificada estática, sem distorcer o fenômeno ultrarrápido. Isso fornece taxas de codificação de sequência completa de até 156,3 THz para pixels individuais em uma câmera com um dispositivo de carga acoplada (CCD). Esses resultados podem ser obtidos em uma única foto em taxas de quadros ajustáveis e escalas espaciais nos modos de reflexão e transmissão.”
Em termos extremamente simplificados, isso significa que a câmera usa uma modalidade de imagem computacional para capturar informações espaciais, permitindo que a luz entre em seu sensor em momentos ligeiramente diferentes. Não ter que processar os dados espaciais no momento é parte do que libera a câmera para capturar aqueles pulsos de laser extremamente rápidos, de até 156,3 trilhões de vezes por segundo. Os dados brutos das imagens podem então ser processados por um algoritmo de computador que decodifica as entradas escalonadas no tempo, transformando cada um dos trilhões de quadros em uma imagem completa.
Notavelmente, isso foi feito “usando componentes ópticos passivos e prontos para uso”, como descreve o artigo. A equipe descreve o SCARF como de baixo custo, com baixo consumo de energia e alta qualidade de medição em comparação com as técnicas existentes.
Embora o SCARF esteja mais focado na investigação do que nos consumidores, a equipa já está a trabalhar com duas empresas, Axis Photonique e Few-Cycle, para desenvolver versões comerciais, presumivelmente para pares de outras instituições de ensino superior ou científicas.
Para uma explicação mais técnica da câmera e suas possíveis aplicações, você pode veja o artigo completo em Natureza.
