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Crean una cámara que congela el tiempo

Con 10 billones de FPS, permite ver la luz a la máxima ralentización


Una cámara que congela el tiempo y permite ver la luz a la máxima ralentización ha sido desarrollada por investigadores franceses y norteamericanos. Capta 10 billones de fotogramas por segundo (FPS), abriendo una nueva era en biomedicina y ciencia de materiales.




Imágenes en tiempo real de la focalización temporal de un pulso láser de femtosegundo. Foto: INRS.
Imágenes en tiempo real de la focalización temporal de un pulso láser de femtosegundo. Foto: INRS.
Investigadores franceses (INRS) y norteamericanos (Caltech) han creado la cámara más rápida del mundo, capaz de capturar diez billones de fotogramas por segundo (FPS), lo que le permite literalmente congelar el tiempo y ver los fenómenos, incluso la luz, a la máxima ralentización.

En su primera utilización, esta cámara, denominada T-CUP, captó por vez primera y en tiempo real la focalización temporal de un único impulso láser de femtosegundo. Cada pulso de este láser dura menos de la mil billonésima fracción de un segundo.

Este proceso fue registrado en 25 imágenes tomadas a intervalos de 400 femtosegundos y permitió detallar la forma, la intensidad y el grado de inclinación del pulso lumínico. Este resultado ha más que duplicado el récord anterior establecido en 2014 por una cámara que podía obtener 4.4 billones de fotogramas por segundo.

 “Es toda una hazaña”, señala el investigador principal, Lihong Wang, de Caltech, en un comunicado. Y añade: “Ahora vemos posibilidades de aumentar hasta un millón de trillones (1 seguido de veinticuatro ceros) la captación de fotogramas por segundo”. A estas velocidades, las interacciones entre la luz y la materia desvelarán secretos hasta ahora indetectables, según estos investigadores.

Desarrollo tecnológico

La nueva cámara se apoya en una tecnología llamada fotografía ultrarrápida comprimida (CUP), que permite capturar alrededor de 100.000 millones de imágenes por segundo. Se vale de una cámara de barrido continuo asociada a una cámara estática.

A este sistema se le añade una recolección de datos mediante una técnica equivalente a la que se usa en tomografía, que permite obtener imágenes radiológicas de una sección o un plano de un órgano, para, mediante cálculos complementarios complejos, analizar los rayos luminosos.

La combinación de ambas cámaras, la de barrido continuo y la estática, con la técnica de análisis de los rayos luminosos, es la que permitió a estos investigadores estabilizar la representación de la imagen y registrar 10 billones de fotogramas por segundo.

“Sabíamos que utilizando únicamente una cámara que mide la variación de intensidad en un pulso de luz, la calidad de la imagen sería limitada”, explica Lihong Whang. “Para mejorarlo, añadimos una cámara que adquiere una imagen estática. Combinada con la imagen tomada por la cámara de barrido por femposegundo, hemos podido obtener imágenes de alta calidad y registrar 10 billones de fotogramas por segundo”, añade.

Como ha alcanzado el récord mundial de la velocidad de captación de imágenes en tiempo real, T-CUP podrá alimentar una nueva generación de microscopios para aplicaciones biomédicas y en ciencia de materiales. Asimismo, esta cámara abre el camino al análisis de las interacciones entre la luz y la materia en una resolución temporal hasta ahora inigualada.

Innovaciones sucesivas

En los últimos años, la unión entre las innovaciones en óptica no lineal (ONL), la rama de la óptica que describe el comportamiento de las interacciones materia-luz, y en el tratamiento de imágenes, ha abierto nuevos sistemas para analizar por microscopio los fenómenos dinámicos en biología y física.

El microscopio láser, resultado de esta interacción, permite proyectar en una pared la imagen de una muestra acuosa por medio de un láser. De esta forma se pueden ver con facilidad microorganismos a una gran resolución.

Sin embargo, para desarrollar esta tecnología es necesario captar imágenes en tiempo real a una resolución temporal muy corta y mediante una única exposición. Las técnicas actuales de captación de imágenes se apoyan en impulsos láser ultrabreves que se repiten muchas veces, lo que es válido para muestras biológicas inertes, pero no para otras más frágiles.

La nueva investigación ha resuelto de forma ingeniosa estas limitaciones.

Referencias

Single-shot real-time femtosecond imaging of temporal focusing. Jinyang Liang, Liren Zhu & Lihong V. Wang. Light: Science & Applications, volume 7, Article number: 42 (2018). DOI:https://doi.org/10.1038/s41377-018-0044-7 

Single-shot ultrafast optical imaging. Jinyang Liang and Lihong V. Wang. Optica Vol. 5, Issue 9, pp. 1113-1127 (2018). DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA.5.001113
 

Miércoles, 17 de Octubre 2018
Redacción T21
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Nota





1.Publicado por tania flores peña el 12/11/2018 21:42
mas que nada las tecnologías de la información y la comunicación a beneficiado ala humanidad ya que se a inventado cosas que nunca antes uno se las podía imaginar hoy en di los avances tecnológicos a dado un gran paso ya que sean creado grandes cosas como la cámara fotográfica que congela el tiempo que permitido ver la luz ala máxima que incluso asido desarrollado por investigadores franceses y norteamericanos que as vez capta 10 millones de fotogramas por segundo abriendo hasta nuestros días una nueva era de medicinara y ciencia de materiales que a implementado que la tecnología de grandes pasos y sea mejor desarrollado a beneficiado a nosotros los seres humanos y a millones de personas en el mundo literalmente este son fenómenos que an dejado al mundo grandes conocimientos esta cámara en su primera utilización capto por primera vez y en tiempo real la nacionaliza temporal de el ubio impulso láser es muy importante saber que la tecnología nos beneficia pero así como nos beneficia nos perjudica y en mucho también es importante saber que la tecnología a dado avances que nos pueden beneficiar en gran manera y que nos permiten realizar las cosas con mayor facilidad y mejor rendimiento en la sociedad y creo que en un futuro las tecnologías nos beneficiaran de gran manera que a los humanos ya no dependamos de maestros que nos enseñen sino que las mismas tecnologías nos ayudaran a implementar nuestro auto crecimiento y estoy hablando en general pero a su vez son las mismas que destruirán al mismo planeta

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