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Ingegneri del centro di ricerca canadese INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Center purché la fotocamera più veloce del mondo, in grado di scattare alla straordinaria velocità di 156,3 trilioni di fotogrammi al secondo (fps).
Mentre le funzionalità slow motion sugli smartphone in genere funzionano a poche centinaia di fotogrammi al secondo, le telecamere cinematografiche professionali possono arrivare fino a diverse migliaia di fotogrammi al secondo per riprese più fluide. Tuttavia, per approfondire gli eventi a livello nanometrico, è necessario rallentare significativamente la velocità, fino a miliardi o addirittura trilioni di fotogrammi al secondo.
Sviluppato di recente macchina fotografica vanta la capacità di catturare eventi che si verificano entro femtosecondi, cioè quadrilionesimi di secondo. La svolta è stata guidata dal professor Jinyang Liang dell’INRS e dal suo gruppo di ricerca. Il loro lavoro dimostra lo sviluppo di un sistema di telecamere ultraveloce in grado di catturare fino a 156,3 trilioni di fotogrammi al secondo con estrema precisione. Questo progresso consente l’imaging ottico bidimensionale della smagnetizzazione ultraveloce in un’unica istantanea, cosa che prima era irraggiungibile.
Il sistema, denominato SCARF (femtofotografia ad apertura codificata in tempo reale), rappresenta un importante progresso nel campo dell'imaging ultraveloce. Permette l'osservazione dell'assorbimento transitorio nei semiconduttori e della smagnetizzazione ultraveloce delle leghe metalliche, aprendo la porta alla ricerca in fisica, biologia, chimica, scienza dei materiali e ingegneria, afferma il gruppo di ricerca.
I ricercatori affermano che l'esperienza del professor Liang nell'imaging ultraveloce ha ottenuto riconoscimenti a livello mondiale. Il suo lavoro precedente nel 2018 ha gettato le basi per SCARF, superando i limiti dei sistemi di telecamere ad alta velocità esistenti.
Sebbene gli approcci precedenti prevedessero l’acquisizione sequenziale di fotogrammi uno dopo l’altro, questo metodo creava problemi durante l’osservazione di fenomeni non ripetitivi o ultraveloci. Il professor Jinyang identifica i limiti delle attuali tecniche di osservazione, citando esempi come l’ablazione laser a femtosecondi, l’interazione delle onde d’urto con le cellule viventi e il caos ottico.
Risolvendo questi problemi, ha sviluppato il sistema T-CUP, capace di 10 trilioni di fotogrammi al secondo, un risultato significativo nel campo dell'imaging in tempo reale. Tuttavia, permangono problemi in questo campo.
“Molti sistemi basati sulla fotografia compressa ad alta velocità devono fare i conti con la degradazione dei dati e sacrificare la profondità di campo delle sequenze. Queste limitazioni sono legate al principio di funzionamento, che richiede uno spostamento simultaneo della scena e dell'apertura codificata," ha spiegato in un comunicato stampa Miguel Marques, ricercatore associato e uno dei primi autori dello studio.
SCARF è una deviazione da queste limitazioni. A differenza dei sistemi precedenti, utilizza un metodo di acquisizione delle immagini che consente l'espansione ultraveloce di un'apertura codificata statica senza spostare il fenomeno ultraveloce. Ciò consente la codifica di sequenze complete fino a 156,3 THz su singoli pixel sulla fotocamera, fornendo una visione senza precedenti di fenomeni unici.
L’importanza di SCARF va oltre la ricerca scientifica. La tecnologia promette ricadute economiche, con aziende come Axis Photonique e Few-Cycle che lavorano con il team del professor Liang per commercializzare la loro scoperta in attesa di brevetto.
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