Usando uma câmera de pixel único e ondas eletromagnéticas Terahertz, uma equipe de físicos da Universidade de Sussex elaborou um projeto que pode levar ao desenvolvimento de scanners de aeroporto capazes de detectar explosivos.

Srta. Luana Olivieri, Ph.D. aluno e Dr. Juan Sebastian Totero Gongora, um Pesquisador em Fotônica Experimental do Laboratório de Fotônica Emergente dirigido pelo Professor Marco Peccianti e Dra. Alessia Pasquazi, encontraram uma maneira inovadora de capturar com alta precisão, não apenas a forma de um objeto, mas também sua composição química usando uma câmera especial de "ponto único" capaz de operar em frequências Terahertz (THz).

Embora seu trabalho seja principalmente teórico neste estágio - eles introduziram um novo conceito de imagem chamado Nonlinear Ghost Imaging - sua capacidade de capturar uma imagem mais detalhada para estudos anteriores lhes rendeu um artigo de primeira página de prestígio da revista científica, ACS Photonics .

Dr. Juan Sebastian Totero Gongora disse:"Nossa abordagem produz um novo tipo de imagem que é bastante diferente do que você obteria de uma câmera de pixel único padrão, pois fornece muito mais informações sobre o objeto. Em comparação com as imagens anteriores de pixel único, também demonstramos que nossa resolução é inerentemente mais alta. "

Situada entre microondas e infravermelho no espectro eletromagnético, A radiação Terahertz tem um comprimento de onda muito maior do que a luz visível. Pode penetrar facilmente em vários materiais comuns, como papel, roupas e plásticos levando ao desenvolvimento de tecnologia dentro da digitalização de segurança e controle de manufatura que permite que as pessoas vejam dentro dos objetos e embalagens.

A radiação provoca uma resposta diferente das amostras biológicas, porém, permitindo aos pesquisadores classificar os materiais que são quase indistinguíveis com a luz visível.

Os cientistas acreditam que as ondas THz podem ter um enorme potencial no desenvolvimento de aplicações críticas, como detecção de explosivos, diagnósticos médicos, controle de qualidade na fabricação e segurança alimentar.

O desafio, Contudo, reside no desenvolvimento de câmeras confiáveis ​​e econômicas, bem como na capacidade de identificar objetos menores que o comprimento de onda.

Mas, tomando uma abordagem diferente dos estudos anteriores neste campo, a equipe do Laboratório de Fotônica Emergente pode ter encontrado uma maneira de superar essas limitações.

Embora pesquisas anteriores tenham iluminado objetos com muitos padrões de luz laser em apenas uma cor para extrair uma imagem, os pesquisadores iluminaram um objeto com padrões de luz THz que contêm um amplo espectro de cores.

Uma câmera de pixel único (em vez de uma câmera padrão contendo vários pixels como vendida na rua) pode capturar a luz refletida pelo objeto para cada padrão. No estudo da equipe, eles descobriram que a câmera pode detectar como o pulso de luz é alterado no tempo pelo objeto (mesmo se o pulso THz for um evento extremamente curto). Ao combinar essas informações com a forma conhecida dos padrões, a forma do objeto e sua natureza são reveladas.

A técnica pode relembrar a maneira como o cérebro desenvolve a compreensão na visão, concentrando-se separadamente em diferentes elementos e, em seguida, fundindo as informações relevantes.

O professor Marco Peccianti acrescentou:"Este é um desenvolvimento realmente significativo e estamos muito felizes que ACS Photonics decidiu liderar nossa pesquisa em sua capa. Abordagens anteriores para câmeras de pixel único THz não podem preservar as informações completas sobre um objeto, mas entendemos onde estava o problema e identificamos uma maneira de extrair uma imagem mais completa.

"Esperamos que um sistema semelhante ao nosso possa ser usado em aplicações da vida real em biologia, medicina e segurança para determinar a composição química de um objeto e sua distribuição espacial em apenas uma etapa. "

As descobertas da equipe são uma melhoria considerável nas tecnologias estabelecidas e podem ter um grande impacto além do campo das câmeras THz.

Por exemplo, sua técnica poderia ser usada para projetar câmeras de alta resolução em outras faixas de frequência que poderiam então se tornar parte da tecnologia para sensores de colisão, scanner corporal ou radares ultrarrápidos para carros autônomos.

Os pesquisadores agora estão acompanhando suas pesquisas, que é amplamente baseado em simulações, para demonstrar experimentalmente seu dispositivo.

'Time-Resolved Nonlinear Ghost Imaging, de Luana Olivieri, Juan S. Totero Gongora, Alessia Pasquazi e Marco Peccianti foi publicado em ACS Photonics em 15 de agosto de 2018.