Câmera ultrarrápida registra um trilhão de frames por segundo

Por , em 20.01.2020

A câmera mais rápida do mundo foi desenvolvida, há pouco mais de um ano, pelo professor do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), Lihong Wang. O dispositivo consegue capturar 10 trilhões de imagens por segundo. Essa velocidade é tão elevada que o equipamento consegue até mesmo capturar o caminho da luz em slow motion.

No entanto, nem mesmo as câmeras mais rápidas podem registrar aquilo que não podem ver. Para isso, Wang desenvolveu outra câmera, a qual pode capturar um trilhão de imagens por segundo de objetos transparentes.

Wang chama a tecnologia de fotografia de fase-sensível comprimida ultrarrápida (pCUP, na sigla em inglês). Essa câmera consegue registrar vídeos de objetos transparentes e também de coisas efêmeras como ondas de choque e, talvez, até de sinais transmitidos por neurônios.

Como funciona

O novo sistema de Wang combina fotografia de alta velocidade desenvolvida anteriormente por ele, com uma tecnologia antiga de microscopia de contraste de fase. Esta foi projetada para que pudessem ser obtidas imagens melhores de objetos que são predominantemente transparentes, como células, que são compostas, em grande parte, por água.

Esse tipo de microscópio foi inventado há quase 100 anos pelo físico holandês Frits Zernike. O equipamento funciona porque aproveita a forma como a velocidade da luz diminui e acelera conforme penetra diferentes materiais.

As alterações na velocidade da luz enquanto atravessa um objeto e depois de sair dele possibilita ao dispositivo distinguir a luz que passou, daquela que não passou pelo objeto. Assim, mesmo aquilo que é transparente, pode ser visualizado com maior facilidade.

Com a adaptação dessa tecnologia para registrar imagens em velocidade muito alta, é possível capturar fenômenos ultrarrápidos em material transparente.

Diferente de outras câmeras

O professor chama de tecnologia ultrarrápida de codificação comprimida sem perdas (LLE-CUP), a parte do sistema responsável pela rápida captura das imagens.  Ao contrário de outras tecnologias de filmagem em altíssima velocidade, que capturam sucessivas imagens em sequência, o método criado por Wang realiza um único disparo, quando é capturado todo o movimento que ocorre durante o tempo dele.

Como é muito mais rápido realizar um disparo, do que diversos, o sistema consegue capturar movimentos muito mais rápido do que aquele registrado pela tecnologia comum entre as câmeras.

Um pulso de luz laser viajando por um cristal em câmera lenta. Crédito: Calltech

Em artigo publicado na Science Advances, Wang e os pesquisadores que trabalham com ele, demonstraram as capacidades do oCUP com o registro da propagação, através da água, de uma onda de choque. Também fizeram o registro de um pulso de laser viajando através de um pedaço de material cristalino.

Embora ainda em fase inicial, a tecnologia pode, por fim, ser utilizada em campos como o da física, biologia e química. [Phys, Science Advances, Caltech]

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