Esta nova câmera captura eventos que duram um trilionésimo de segundo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/04/2026

O pulso especial de laser permite capturar múltiplas informações da luz em uma única leitura.
[Imagem: Yunhua Yao/ECNU]

Fotografia ultrarrápida

Uma nova técnica de imagem de alta velocidade captura eventos ultrarrápidos com uma clareza sem precedentes.

Yu He e seus colegas da Universidade Normal do Leste da China desenvolveram um método de imageamento que, com uma única medição, registra simultaneamente a evolução completa do brilho e da estrutura interna de objetos em escalas de tempo de centenas de femtossegundos (10^-15 segundo) - um segundo contém cerca de oito vezes mais femtossegundos do que todas as horas que se passaram desde o início do Universo.

As primeiras demonstrações da técnica já permitiram acompanhar a formação de plasma na água e o comportamento de elétrons excitados em semicondutores, abrindo caminho para avanços que poderão englobar desde células solares mais eficientes até dispositivos eletrônicos mais rápidos.

Eventos ultravelozes - como reações químicas que reorganizam átomos em velocidades relâmpago ou o comportamento dinâmico de biomoléculas - sempre foram difíceis de estudar porque as técnicas tradicionais de imagem tipicamente registram apenas mudanças no brilho, ou intensidade da luz, ignorando a informação de fase, que revela como a luz se curva ou muda de velocidade ao atravessar materiais.

A equipe conseguiu capturar tanto a intensidade quanto a fase ao mesmo tempo combinando três abordagens: Mapeamento tempo-espectro, imagem espectral compressiva e modulação coerente. O fundamento de tudo é um pulso de laser composto por múltiplos comprimentos de onda que chegam em momentos ligeiramente diferentes, efetivamente transformando tempo em comprimento de onda.

Quando esse pulso de laser interage com um evento que muda rapidamente, a luz espalhada carrega informações espaciais, espectrais e de fase, que são então comprimidas em uma única imagem. Uma rede neural então separa os comprimentos de onda e reconstrói intensidade e fase ao longo do tempo, gerando um filme ultrarrápido capturado em um única tomada.

As imagens mostram a evolução espaço-temporal da intensidade (imagens superiores) e da fase (imagens inferiores). As variações de fase são significativamente mais pronunciadas do que as flutuações de intensidade, uma informação que era perdida até agora.
[Imagem: Yunhua Yao/ECNU]

Plasma e semicondutores

Os testes revelaram capacidades notáveis desta nova técnica. No estudo do plasma induzido por laser em água - relevante para procedimentos médicos a laser - a imagem mostrou tanto mudanças de brilho quanto de fase dentro do canal de plasma, incluindo a formação de um plasma denso de elétrons livres que afeta a absorção e a propagação da luz.

No estudo com o semicondutor ZnSe, a equipe conseguiu ver variações de fase associadas à dinâmica dos portadores de carga mesmo quando não havia mudanças significativas de intensidade - uma vantagem crucial, já que medições de fase podem ser muito mais sensíveis para detectar processos sutis.

Os pesquisadores planejam agora aplicar o método para estudar dinâmicas de interface e transições de fase ultrarrápidas, áreas que exigem detecção de mudanças extremamente pequenas na fase da luz. Um próximo passo será combinar a técnica com fotografia ultrarrápida compressiva para capturar informações espectrais e temporais separadamente, expandindo ainda mais a gama de aplicações da tecnologia.

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