Cmera digital miniaturizada ao tamanho de um gro de sal

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Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 30/11/2021

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A chave da inovao est nas metassuperfcies, onde mais de um milho de antenas capturam a luz com grande preciso.
[Imagem: Princeton University]

Cmera do tamanho de um gro de sal

Pesquisadores das universidades de Princeton e Washington, nos EUA, desenvolveram uma cmera digital ultracompacta, do tamanho de um gro de sal grosso.

A chave para a miniaturizao est nas j famosas metassuperfcies, superfcies repletas de microantenas capazes de manipular a luz de formas determinadas e muito precisas – elas so a verso plana dos metamateriais, aqueles dos mantos de invisibilidade.

As metassuperfcies agora j esto sendo pesquisadas para aplicaes que vo dos computadores qunticos gerao de energia mecnica, mas elas fizeram sua estreia h poucos anos viabilizando a criao de lentes planas, que so vrias ordens de grandeza menores e mais finas do que as tradicionais lentes de vidro.

Ethan Tseng e seus colegas criaram uma lente plana contendo cerca de 1,6 milho de microantenas, no formato de pinos cilndricos, tudo fabricado com a mesma tecnologia usada para fazer os chips de computador.

Cada antena precisa ter uma geometria nica para dar forma correta a toda a frente de onda. Com a ajuda de algoritmos baseados em aprendizado de mquina, as interaes das nanoantenas com a luz se combinam para produzir imagens da mais alta qualidade e o mais amplo campo de viso para uma cmera de metassuperfcie colorida desenvolvida at hoje.

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Esquema de funcionamento e imagens captadas com uma cmera atual similar (esquerda) e com a nova microcmera (direita).
[Imagem: Ethan Tseng et al. – 10.1038/s41467-021-26443-0]

Superfcies que enxergam

A cmera produz imagens ntidas e coloridas no mesmo nvel de uma lente de cmera composta convencional com um volume 500.000 vezes maior.

Quando comparada a cmeras com a mesma tecnologia de nanoantenas pticas, porm, o novo prottipo ganha disparado, mostrando imagens ntidas onde s se conseguiam capturar imagens borradas.

A equipe afirma que sua nova microcmera poder viabilizar exames de endoscopia minimamente invasivas, a criao de robs mdicos para diagnosticar e tratar doenas e ainda melhorar a imagem de outros robs com restries de tamanho e peso, incluindo drones.

Outra possibilidade seria juntar centenas ou milhares dessas microcmeras para criar dispositivos maiores e mais versteis.

“Poderamos transformar superfcies individuais em cmeras com resoluo ultra-alta, para que voc no precisasse mais de trs cmeras na parte de trs do seu telefone, mas toda a parte de trs do seu telefone se tornaria uma cmera gigante. Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro,” disse o professor Felix Heide, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Artigo: Neural nano-optics for high-quality thin lens imaging
Autores: Ethan Tseng, Shane Colburn, James Whitehead, Luocheng Huang, Seung-Hwan Baek, Arka Majumdar, Felix Heide
Revista: Nature Communications
Vol.: 12, Article number: 6493
DOI: 10.1038/s41467-021-26443-0

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