Los científicos han creado una cámara científica ultrarrápida que toma imágenes a una velocidad de codificación de 156,3 terahercios (THz) en píxeles individuales, equivalente a 156,3 billones de fotogramas por segundo. Apodada SCARF (femtofotografía en tiempo real con apertura codificada por barrido), la cámara de investigación podría conducir a avances en campos que estudian microeventos que van y vienen demasiado rápido para los sensores científicos más caros de la actualidad.
SCARF ha capturado con éxito eventos ultrarrápidos como la absorción en un semiconductor y la desmagnetización de una aleación metálica. La investigación podría abrir nuevas fronteras en áreas tan diversas como la mecánica de las ondas de choque o el desarrollo de una medicina más eficaz.
Al frente del equipo de investigación estaba el profesor Jinyang Liang del Instituto Nacional de la Investigación Científica (INRS) de Canadá. Es un pionero mundialmente reconocido en fotografía ultrarrápida que se basó en sus avances de un estudio separado hace seis años. La investigación actual fue publicada en Naturalezaresumido en un comunicado de prensa del INRS y reportado por primera vez por Ciencia diaria.
El profesor Liang y su compañía adaptaron su investigación como una nueva versión de las cámaras ultrarrápidas. Normalmente, estos sistemas utilizan un enfoque secuencial: capturan fotogramas uno a la vez y los juntan para observar los objetos en movimiento. Pero ese enfoque tiene limitaciones. «Por ejemplo, fenómenos como la ablación con láser de femtosegundo, la interacción de ondas de choque con células vivas y el caos óptico no se pueden estudiar de esta manera», afirmó Liang.
La nueva cámara se basa en investigaciones anteriores de Liang para cambiar la lógica tradicional de las cámaras ultrarrápidas. «SCARF supera estos desafíos», escribió en un comunicado la responsable de comunicación del INRS, Julie Robert. “Su modalidad de imagen permite un barrido ultrarrápido de una apertura codificada estática sin cortar el fenómeno ultrarrápido. Esto proporciona velocidades de codificación de secuencia completa de hasta 156,3 THz para píxeles individuales en una cámara con un dispositivo de carga acoplada (CCD). Estos resultados se pueden obtener en un solo disparo a velocidades de cuadro y escalas espaciales ajustables tanto en modo de reflexión como de transmisión”.
En términos extremadamente simplificados, eso significa que la cámara utiliza una modalidad de imágenes computacionales para capturar información espacial al permitir que la luz ingrese a su sensor en momentos ligeramente diferentes. No tener que procesar los datos espaciales en este momento es parte de lo que libera a la cámara para capturar esos pulsos láser extremadamente rápidos de hasta 156,3 billones de veces por segundo. Los datos sin procesar de las imágenes pueden luego ser procesados por un algoritmo informático que decodifica las entradas escalonadas en el tiempo, transformando cada uno de los billones de fotogramas en una imagen completa.
Sorprendentemente, lo hizo “utilizando componentes ópticos pasivos y disponibles en el mercado”, como describe el artículo. El equipo describe a SCARF como de bajo costo, bajo consumo de energía y alta calidad de medición en comparación con las técnicas existentes.
Aunque SCARF se centra más en la investigación que en los consumidores, el equipo ya está trabajando con dos empresas, Axis Photonique y Few-Cycle, para desarrollar versiones comerciales, presumiblemente para pares de otras instituciones científicas o de educación superior.
Para obtener una explicación más técnica de la cámara y sus posibles aplicaciones, puede ver el artículo completo en Naturaleza.