Visão noturna é obtida com um único componente eletrônico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/10/2021

O mundo parece bem diferente quando conseguimos enxergar mesmo que apenas uma parte do espectro infravermelho.
[Imagem: Sony Corporation]

Enxergar o calor

Se nossos olhos pudessem detectar a luz infravermelha, o mundo nos pareceria bastante diferente.

Mais importante, porém, teríamos uma quantidade de informações visuais muito maior, o que permitira enxergar bem à noite, ver o calor de objetos quentes sem o risco de nos queimarmos e até identificar no supermercado as frutas que estão começando a passar do ponto de consumo.

Uma saída pode ser desenvolver tecnologias - na forma de óculos ou de câmeras - que captem essas informações para nós e as "traduzam" para comprimentos de onda que podemos ver. Ainda não veremos o mundo como os morcegos e as cobras veem, mas pode ajudar bastante.

O problema é que a luz infravermelha é muito mais fraca do que a luz visível e do que a luz ultravioleta (UV), lá no outro lado do espectro de luz, além do que enxergamos.

Assim, embora a luz ultravioleta faça as camisas brancas e nossos dentes brilharem em um tom azulado, é muito mais difícil tornar a luz infravermelha visível para o olho humano - existem corantes que convertem a luz de alta energia diretamente em luz de baixa energia, mas não o contrário.

É por isso que as câmeras de infravermelho, mais conhecidas como câmeras de visão noturna, são aparatos grandes e caros, exigindo uma eletrônica sofisticada para mostrar uma imagem gerada artificialmente.

Já que chegamos até aqui, vai um spoiler: Pesquisadores suíços parecem ter finalmente superado todos esses problemas, abrindo caminho para termos dispositivos pequenos e baratos para enxergar o que hoje não vemos.

O fotodetector infravermelho (IR) é um sanduíche de várias camadas. A luz infravermelha é absorvida no fotodetector orgânico (OPD), criando cargas elétricas.
[Imagem: Empa]

Conversão de infravermelho para visível

Karen Strassel e seus colegas do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia dos Materiais (EMPA) conseguiram captar a luz infravermelha e torná-la visível usando um único componente.

O componente é basicamente uma pequena tela OLED com três camadas adicionais. A luz infravermelha entra por um painel de vidro eletricamente condutor e chega sobre uma camada de tinta sensível à luz. Nesse material fotodetector, energizados pelo infravermelho, os elétrons começam a migrar, e esse movimento foi amplificado aplicando uma tensão elétrica ao material. Migrando em bloco, as cargas elétricas chegam até a camada OLED, onde produzem um ponto de luz visível ao olho humano.

Não é necessário nem mesmo qualquer processamento eletrônico dos sinais: O infravermelho de entrada (invisível) é amplificado de forma "analógica", por assim dizer, e apresentado diretamente na tela. A cor da luz visível emitida - azul, verde, amarelo ou vermelho - pode ser ajustada selecionando o corante usado no OLED.

A equipe chama seu módulo de "dispositivo orgânico de conversão ascendente" (OUC: Organic UpConversion), já que ele converte luz infravermelha fraca em luz visível mais forte ("conversão ascendente") e funciona usando camadas finas de um corante feito de uma química à base de carbono ("orgânico").

Exemplos de objetos vistos com nossa visão normal (esquerda) e incluindo o infravermelho de ondas curtas (direita).
[Imagem: Sony Corporation]

Aplicações

O dispositivo funcionou melhor justamente para a promissora luz infravermelha de ondas curtas (SWIR: Short-Wave InfraRed), útil em inúmeras aplicações na indústria de alimentos, logística, embalagens, equipamentos de proteção individual etc.

Por exemplo, pode-se visualizar a temperatura de metais quentes na indústria ou monitorar o resfriamento de vidrarias na linha de produção. E, como a luz SWIR faz com que os objetos úmidos pareçam mais escuros, isso pode ser útil para limpar grãos e outros alimentos, já que pedras ou impurezas metálicas brilham entre os grãos úmidos.

Mais tópicos