Um pouco mais de um ano atrás, Lihong Wang da Caltech desenvolveu a câmera mais rápida do mundo, um dispositivo capaz de tirar 10 trilhões de fotos por segundo. É tão rápido que pode até capturar a luz viajando em câmera lenta.

Mas às vezes não basta ser rápido. De fato, nem mesmo a câmera mais rápida pode tirar fotos de coisas que não pode ver. Para esse fim, Wang, Bren Professor de Engenharia Médica e Engenharia Elétrica, desenvolveu uma nova câmera que pode tirar até 1 trilhão de fotos por segundo de objetos transparentes. Um artigo sobre a câmera aparece na edição de 17 de janeiro do jornal Avanços da Ciência .

A tecnologia da câmera, que Wang chama de fotografia ultrarrápida compactada sensível à fase (pCUP), pode gravar vídeo não apenas de objetos transparentes, mas também de coisas mais efêmeras, como ondas de choque e, possivelmente, até mesmo dos sinais que viajam através dos neurônios.

Wang explica que seu novo sistema de imagem combina o sistema de fotografia de alta velocidade que ele desenvolveu anteriormente com uma tecnologia antiga, microscopia de contraste de fase, que foi projetado para permitir uma melhor imagem de objetos que são principalmente transparentes, como células, que são principalmente água.

Microscopia de contraste de fase, inventado há quase 100 anos pelo físico holandês Frits Zernike, funciona aproveitando a maneira como as ondas de luz diminuem e aumentam à medida que entram em diferentes materiais. Por exemplo, se um feixe de luz passa por um pedaço de vidro, ele diminuirá a velocidade ao entrar no vidro e, em seguida, aumentará a velocidade novamente ao sair. Essas mudanças na velocidade alteram o tempo das ondas. Com o uso de alguns truques ópticos é possível distinguir a luz que passou pelo vidro da luz que não passou, e o vidro, embora transparente, torna-se muito mais fácil de ver.

"O que fizemos foi adaptar a microscopia de contraste de fase padrão para fornecer imagens muito rápidas, que nos permite gerar imagens de fenômenos ultrarrápidos em materiais transparentes, "Wang diz.

A parte de imagem rápida do sistema consiste em algo que Wang chama de tecnologia ultrarrápida compactada de codificação sem perdas (LLE-CUP). Ao contrário da maioria das outras tecnologias de imagem de vídeo ultrarrápidas que obtêm uma série de imagens em sucessão enquanto repete os eventos, o sistema LLE-CUP faz uma única tentativa, capturar todo o movimento que ocorre durante o tempo que a tomada leva para ser concluída. Uma vez que é muito mais rápido tirar uma única foto do que várias fotos, LLE-CUP é capaz de capturar movimento, como o próprio movimento da luz, isso é rápido demais para ser capturado pela tecnologia de câmera mais comum.

No novo jornal, Wang e seus colegas pesquisadores demonstram as capacidades do pCUP por meio de imagens da propagação de uma onda de choque através da água e de um pulso de laser viajando através de um pedaço de material cristalino.

Wang diz que a tecnologia, embora ainda no início de seu desenvolvimento, pode ter usos em muitos campos, incluindo física, biologia, ou química.

"À medida que os sinais viajam através dos neurônios, há uma dilatação diminuta das fibras nervosas que esperamos ver. Se tivermos uma rede de neurônios, talvez possamos ver sua comunicação em tempo real, "Diz Wang. Além disso, ele diz, porque a temperatura é conhecida por alterar o contraste de fase, o sistema "pode ​​ser capaz de imaginar como uma frente de chama se espalha em uma câmara de combustão."

O artigo que descreve o pCUP é intitulado "Imagem sensível à fase de resolução de picossegundos de objetos transparentes em um único tiro."