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A capacidade de capturar eventos em um trilionésimo de segundo abre portas para avanços significativos na fabricação de eletrônicos eficientes e energia limpa.
Pesquisadores da East China Normal University desenvolveram um método de imagem revolucionário capaz de capturar eventos que ocorrem em um trilionésimo de segundo.
A nova técnica, denominada CST-CMFI (imagem de femtossegundo por modulação coerente espectro-temporal comprimida), permite observar fenômenos ultrarrápidos com uma clareza sem precedentes. O avanço possibilita que cientistas filmem processos antes invisíveis, como o movimento de elétrons e a formação de plasma em tempo real.
Diferente das tecnologias anteriores, que registravam apenas mudanças de brilho, esta inovação consegue captar alterações na estrutura interna dos objetos.
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Ao registrar a fase da luz — que indica como ela se curva ou muda de velocidade ao passar por materiais —, a câmera fornece uma imagem muito mais completa da matéria. O sistema funciona em uma única medição, o que é fundamental para estudar eventos que não podem ser repetidos em laboratório.
Funcionamento da tecnologia de captura ultrarrápida
O sistema utiliza um pulso de laser especial que vincula diferentes comprimentos de onda a momentos específicos no tempo. Quando esse pulso interage com um evento que dura apenas um trilionésimo de segundo, a luz espalhada carrega informações espaciais e espectrais detalhadas.
Esses dados são comprimidos em uma única imagem e posteriormente processados por uma rede neural informada por física para reconstruir a cena.
O resultado final do processamento é uma sequência de quadros que forma um filme ultrarrápido, capturado em um único disparo. Essa capacidade de transformar fenômenos transientes em vídeos detalhados permite analisar a evolução completa de reações químicas que rearranjam átomos em velocidades extremas.
A técnica combina mapeamento de espectro de tempo com imagens de modulação coerente, preservando detalhes finos que seriam perdidos em métodos tradicionais.
Aplicações práticas e o futuro da ciência de materiais
Durante os testes, os cientistas utilizaram o método para observar a formação de plasma na água após um disparo de laser de femtossegundo. Compreender esse processo em um trilionésimo de segundo pode aprimorar procedimentos médicos baseados em laser e tecnologias de fabricação avançada.
A equipe também estudou a dinâmica de portadores de carga no seleneto de zinco (ZnSe), o que é essencial para o desenvolvimento de eletrônicos mais rápidos e eficientes.
A sensibilidade das medições de fase revelou variações sutis mesmo quando não havia alterações significativas na intensidade da luz. No futuro, os pesquisadores planejam aplicar a tecnologia para estudar transições de fase e dinâmicas de interface em materiais semicondutores.
Além disso, o grupo pretende integrar o CST-CMFI com a fotografia ultrarrápida compressiva para separar informações temporais e espectrais, expandindo ainda mais as possibilidades de uso dessa câmera revolucionária.
Clique aqui para acessar o estudo.
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