Um novo estudo publicado na revista Nature Communications, os cientistas descrevem a câmera mais rápida do mundo: um dispositivo capaz de capturar imagens a 156 trilhões de quadros por segundo (ou frames por segundo — FPS). Os pesquisadores dizem que isso abre uma janela para a análise de fenômenos ultrarrápidos que antes não eram vistos.
A tecnologia também poderá fornecer informações valiosas que impactarão diferentes áreas de pesquisa e desenvolvimento, desde a criação de novas técnicas de aprendizagem de memória em computadores até tratamentos médicos de ultrassom.
Apetrecho revolucionário
Em entrevista ao Live Science, o autor principal do estudo e professor do Instituto Nacional de Pesquisa Científica (INRS) do Quebec, Jinyang Liang, afirmou que a nova câmera será uma peça muito importante para a pesquisa científica.
“Estamos prestes a desenvolver um sistema de imagem muito genérico que nos permita ver muitos fenômenos que antes não eram acessíveis”, pontuou.
De modo geral, mesmo as câmeras mais modernas não absorvem bem os fenômenos ultrarrápidos, já que seus sensores só conseguem capturar imagens a uma taxa de algumas centenas de milhões de quadros por segundo. Isto se torna um problema para a observação de certos eventos na natureza que ocorrem em escalas de tempo cinco a seis vezes mais rápidas do que esta.
Em 2020, Liang coordenou um artigo sobre o método de “fotografia longa ultrarrápida”, alcançando resultados de até 70 trilhões de FPS. Alguns anos depois, seu laboratório conseguiu mais que dobrar esse recorde usando um método chamado “fotografia de femtossegundos em tempo real com abertura codificada digitalizada”.
A tecnologia depende de uma fonte de luz especial chamada laser “chirped”, na qual o comprimento de onda da luz é expandido para que diferentes cores de luz cheguem em momentos diferentes. Assim, quando um pulso de laser é disparado contra um objeto, cada comprimento de onda captura informações de um ponto diferente no tempo.
Capturando mínimos detalhes
No dispositivo que Liang e sua equipe construíram, a luz passa por uma grade que divide os comprimentos de onda e os envia em diferentes direções. Eles então usam uma máscara, criando uma espécie de código QR. Finalmente, outra grade recombina todos os comprimentos de onda em um único feixe, que atinge o sensor de imagem.
Para decodificar esses dados, um software especial é usado para descobrir quais partes do sinal vêm de qual comprimento de onda. Isto torna possível criar vídeos curtos dividindo um único momento em vários quadros. Esta tecnologia permite aos cientistas registrar fenômenos em femtossegundos (trilionésimos de segundo).
Liang disse em seu artigo que o objetivo desta nova técnica é registrar a absorção de fótons em pulsos de laser por semicondutores, mas também poderá ter outros usos relacionados no futuro. Por exemplo, os pesquisadores esperam que a ferramenta também possa ser usada para registrar como as células respondem às ondas de choque causadas, por exemplo, por equipamentos de ultrassom.
