10 billones de instantáneas por segundo para fotografiar la luz

10 billones de instantáneas por segundo para fotografiar la luz

Investigadores de Caltech (EE.UU.) y la Universidad de Quebec (Canadá) han creado una cámara capaz de realizar 10 billones de disparos por segundo. Esta cámara, llamada T-CUP, establece un nuevo el récord mundial de velocidad de imágenes en tiempo real y abre el camino a una nueva generación de microscopios para biomedicina, ciencia de materiales y otras aplicaciones.

Fotografiar la luz para desvelar secretos ocultos

”Velocidades como esta aseguran una visión de los secretos aún no detectables de las interacciones entre la luz y la materia”, afirma Jinyang Liang, el autor principal de este trabajo. La posibilidad de capturar eventos que duran millonésimas partes de un segundo juega un rol importante en la comprensión de los procesos físicos, químicos y biológicos. Gracias a la alta velocidad de la toma de imágenes, es posible estudiar la dinámica de la interacción entre las partículas con carga eléctrica, la fotosíntesis y los estados de transición de las reacciones químicas.

Hasta ahora, los investigadores han utilizado cámaras que filman planos secuenciales, que luego eran unidos en una película de corta duración, pero este método solo podía aplicarse en procesos completamente repetibles.

Por su parte, el profesor Lihong Wang, profesor Bren de Ingeniería Médica en Caltech y Director del Laboratorio de Imágenes Ópticas de Caltech (COIL ) explica que “sabíamos que al usar solo una cámara de rayo de femtosegundos, la calidad de la imagen sería limitada. Así que para mejorar esto, agregamos otra cámara que adquiere una imagen estática. Combinando esta con la imagen captada por la cámara de racha de femtosegundos, los investigadores pueden usar lo que se llama una transformación de radón para obtener imágenes de alta calidad mientras se graban diez billones de fotogramas por segundo.

fotografiar la luzotro récord que cae

En los últimos años, la unión entre las innovaciones en la óptica no lineal y la imagen ha abierto la puerta a nuevos métodos altamente eficientes para el análisis microscópico de fenómenos dinámicos en biología y física. Pero para aprovechar el potencial de estos métodos, es necesario que haya una manera de grabar imágenes en tiempo real con una resolución temporal muy corta, en una sola exposición.

La fotografía ultrarrápida comprimida (CUP) fue un buen punto de partida para estos investigadores. A 100 mil millones de tomas por segundo, este método se acercó, pero no cumplió, las especificaciones requeridas para integrar los láseres de femtosegundos. Para mejorar el concepto, el nuevo sistema T-CUP se desarrolló a partir de una cámara de ráfaga de femtosegundos que también incorpora un tipo de registro de datos utilizado en aplicaciones como la tomografía.

El anterior récord estaba en manos de un equipo de científicos de la Universidad de Lund, en Suecia, que creó una cámara capaz de capturar tomas a una velocidad equivalente a cinco billones de imágenes por segundo. De este modo, se puede observar a simple vista eventos con una duración de la 0.2 billonésima parte de un segundo, como por ejemplo, las reacciones químicas o el avance de la luz en un tramo corto de su ruta.