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Engenheiros do centro de pesquisa canadense INRS Énergie Matériaux Télécommunications Research Centre submetido a câmera mais rápida do mundo, capaz de gravar impressionantes 156,3 trilhões de quadros por segundo (fps).
Embora os recursos de câmera lenta em smartphones normalmente funcionem a algumas centenas de quadros por segundo, as câmeras de cinema profissionais podem atingir vários milhares de quadros por segundo para imagens mais suaves. No entanto, para mergulhar nos eventos no nível nano, é necessário diminuir significativamente a velocidade - para bilhões ou mesmo trilhões de quadros por segundo.
Recentemente desenvolvido câmera possui a capacidade de capturar eventos que ocorrem em femtossegundos, ou seja, quatrilionésimos de segundo. A descoberta foi liderada pelo professor Jinyang Liang do INRS e sua equipe de pesquisa. Seu trabalho demonstra o desenvolvimento de um sistema de câmera ultrarrápido capaz de capturar até 156,3 trilhões de quadros por segundo com extrema precisão. Este avanço permite imagens ópticas bidimensionais de desmagnetização ultrarrápida em um único instantâneo, o que antes era inatingível.
O sistema, denominado SCARF (femtofotografia de abertura codificada em tempo real), representa um grande avanço no campo da imagem ultrarrápida. Ele permite a observação da absorção transitória em semicondutores e a desmagnetização ultrarrápida de ligas metálicas, abrindo portas para pesquisas em física, biologia, química, ciência de materiais e engenharia, afirma a equipe de pesquisa.
Os pesquisadores dizem que a experiência do professor Liang em imagens ultrarrápidas ganhou reconhecimento mundial. Seu trabalho anterior em 2018 lançou as bases para o SCARF, superando as limitações dos sistemas de câmeras de alta velocidade existentes.
Embora as abordagens anteriores envolvessem a captura sequencial de quadros, um após o outro, esse método criava problemas na observação de fenômenos não repetitivos ou ultrarrápidos. O professor Jinyang identifica as limitações dos métodos de observação atuais, citando exemplos como a ablação a laser de femtosegundo, a interação de ondas de choque com células vivas e o caos óptico.
Resolvendo esses problemas, ele desenvolveu o sistema T-CUP, capaz de produzir 10 trilhões de quadros por segundo, uma conquista significativa na área de imagens em tempo real. No entanto, os problemas neste domínio permanecem.
“Muitos sistemas baseados em fotografia comprimida de alta velocidade têm que lidar com a degradação de dados e sacrificar sequências de profundidade de campo. Estas limitações estão relacionadas com o princípio de funcionamento, que exige uma mudança simultânea da cena e da abertura codificada”, afirmou Miguel Marques, investigador associado e um dos primeiros autores do estudo, num comunicado de imprensa.
SCARF é um afastamento dessas limitações. Ao contrário dos sistemas anteriores, ele utiliza um método de aquisição de imagem que permite a expansão ultrarrápida de uma abertura codificada estática sem alterar o fenômeno ultrarrápido. Isso permite a codificação de sequência completa de até 156,3 THz para pixels individuais na câmera, proporcionando uma visão sem precedentes de fenômenos únicos.
A importância do SCARF vai além da pesquisa científica. A tecnologia promete resultados económicos, com empresas como a Axis Photonique e Few-Cycle a trabalhar com a equipa do Professor Liang para comercializar a sua descoberta com patente pendente.
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