Físicos descobrem como enxergar através de materiais opacos

Vendo através de materiais opacos

Materiais como papel, tinta ou tecidos biológicos são opacos porque a luz que passa através deles se espalha totalmente, seguindo caminhos complexos e aparentemente aleatórios.

Mas um experimento feito por físicos do instituto de pesquisas francês ESPCI, demonstrou que é possível focalizar a luz através de materiais opacos e detectar objetos que estiverem escondidos por trás deles - desde que você tenha informações suficientes sobre o material.

Matriz de transmissão

A fim de demonstrar a sua abordagem para caracterizar as propriedades ópticas das substâncias opacas, os pesquisadores começaram fazendo a luz passar através de uma camada de óxido de zinco, um componente comum das tintas brancas.

Ao estudar a forma como o feixe de luz variou ao encontrar o material, os pesquisadores foram capazes de construir um modelo numérico, chamado matriz de transmissão, que contém números (exatamente 65.536 números, no caso deste experimento) que descrevem a forma como a luz é afetada pela camada de óxido de zinco.

De posse da matriz de transmissão, é possível ajustar um feixe de luz para que ele tenha as características específicas necessárias para passar através da camada de óxido de zinco, concentrando-se novamente na forma de um feixe de luz no outro lado - como se o material fosse transparente.

Configuração do experimento que permitiu enxergar através de materiais opacos. [Imagem: Popoff et al.]

Alternativamente, os físicos demonstraram ser possível medir a luz que emerge do material opaco, usando a matriz resultante para montar uma imagem dos objetos que estão por trás dele - uma imagem monocromática, por enquanto.

Lentes opacas

O experimento mostra que um material opaco poderia servir como um elemento óptico de alta qualidade, comparável a uma lente convencional, desde que se construa uma matriz de transmissão suficientemente detalhada.

Quando aplicada a materiais relativamente transparentes - como células vivas - a matriz de transmissão pode ser usada para gerar uma reconstrução tomográfica da amostra, criando uma imagem de seu interior.

Além de permitir espiar através de papel ou tinta, a técnica abre a possibilidade de que os materiais opacos sejam usados para criar elementos ópticos em dispositivos em nanoescala, em dimensões nas quais a construção de lentes transparentes é muito difícil ou mesmo inviável.