¿Fotografiar la luz?, algo impensado que ahora es posible

Estableciendo el récord mundial de velocidad de imágenes en tiempo real, T-CUP puede alimentar una nueva generación de microscopios para aplicaciones biomédicas, de ciencia de materiales y otras.

(www.neomundo.com.ar) La luz es lo más rápido del universo, no hay nada que le gane a esos 299.792.458 metros por segundo en los que viaja. Entonces, ¿cómo captura por medios ópticos algo que se mueve más rápido que cualquier obturador existente?. Atraparla en movimiento es necesariamente un reto, pero un nuevo equipo construido por científicos del laboratorio del INRS (una universidad dedicada a la investigación fundamental y aplicada en sus cuatro centros de investigación en la ciudad de Quebec, Laval, Montreal y Varennes, Canadá), que alcanza la increíble cantidad de 10 trillones de cuadros por segundo, puede capturar la luz mientras viaja. Es más, tienen planes de hacer un equipo cien veces más rápido.

¿Qué sucede cuando una nueva tecnología es tan precisa que opera en una escala más allá de nuestras capacidades de caracterización? Por ejemplo, los láseres utilizados en el INRS producen pulsos ultracortos en el rango de femtosegundos (10-15 s) que son demasiado cortos para visualizarlos. "Aunque algunas medidas son posibles, nada es mejor que una imagen clara", dice el profesor de INRS y especialista en imágenes ultrarrápidas Jinyang Liang. Él y sus colegas, dirigidos por Lihong Wang de Caltech, han desarrollado lo que llaman T-CUP: la cámara más rápida del mundo, capaz de capturar diez trillones fotogramas por segundo. Esta nueva cámara permite, literalmente, congelar el tiempo para ver fenómenos, e incluso la luz, en cámara extremadamente lenta.

En los últimos años, la unión entre las innovaciones en la óptica no lineal y la imagen ha abierto la puerta a nuevos métodos altamente eficientes para el análisis microscópico de fenómenos dinámicos en biología y física. Pero para aprovechar el potencial de estos métodos, es necesario que haya una manera de grabar imágenes en tiempo real con una resolución temporal muy corta, en una sola exposición.

Usando las técnicas de imagen actuales, las mediciones tomadas con pulsos láser ultracortos deben repetirse muchas veces, lo cual es apropiado para algunos tipos de muestras inertes, pero imposible para otras más frágiles. Por ejemplo, el vidrio grabado con láser puede tolerar un solo impulso de láser, dejando menos de un picosegundo para capturar los resultados. En tal caso, la técnica de imagen debe poder capturar todo el proceso en tiempo real.

La fotografía ultrarrápida comprimida (CUP) fue un buen punto de partida para ellos. A 100 mil millones de cuadros por segundo, este método se acercó, pero no cumplió, las especificaciones requeridas para integrar los láseres de femtosegundos. Para mejorar el concepto, el nuevo sistema T-CUP se desarrolló a partir de una cámara de femtosegundos que también incorpora un tipo de toma de datos utilizado en aplicaciones como la tomografía.

Estableciendo el récord mundial de velocidad de imágenes en tiempo real, T-CUP puede alimentar una nueva generación de microscopios para aplicaciones biomédicas, de ciencia de materiales y otras. Esta cámara representa un cambio fundamental que permite analizar las interacciones entre la luz y la materia en una resolución temporal sin paralelo.

La primera vez que se usó, la cámara ultrarrápida abrió nuevos caminos al capturar el enfoque temporal de un solo pulso de láser de femtosegundo en tiempo real. Este proceso se registró en 25 fotogramas tomados a un intervalo de 400 femtosegundos y detalla la forma, la intensidad y el ángulo de inclinación de un pulso de luz.

"Es un logro en sí mismo", dice Jinyang Liang, el autor principal de este trabajo, que era ingeniero en COIL cuando se llevó a cabo la investigación, "pero ya vemos posibilidades de aumentar la velocidad hasta un billón de marcos (1015) ¡Por segundo! ”Velocidades como esa aseguran una visión de los secretos aún no detectables de las interacciones entre la luz y la materia.

Fuente: INRS

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