Uma câmera digital do tamanho de um grão de areia
A chave da inovação está nas metassuperfícies, onde mais de um milhão de antenas capturam a luz com grande precisão. | Imagem: Princeton University
Pesquisadores das universidades de Princeton e Washington, nos EUA, desenvolveram uma câmera digital ultracompacta, do tamanho de um grão de sal grosso.
A chave para a miniaturização está nas já famosas metassuperfícies, superfícies repletas de microantenas capazes de manipular a luz de formas determinadas e muito precisas - elas são a versão plana dos metamateriais, aqueles dos mantos de invisibilidade.
As metassuperfícies agora já estão sendo pesquisadas para aplicações que vão dos computadores quânticos à geração de energia mecânica, mas elas fizeram sua estreia há poucos anos viabilizando a criação de lentes planas, que são várias ordens de grandeza menores e mais finas do que as tradicionais lentes de vidro.
A câmera produz imagens nítidas e coloridas no mesmo nível de uma lente de câmera composta convencional com um volume 500.000 vezes maior.
Ethan Tseng e seus colegas criaram uma lente plana contendo cerca de 1,6 milhão de microantenas, no formato de pinos cilíndricos, tudo fabricado com a mesma tecnologia usada para fazer os chips de computador.
Cada antena precisa ter uma geometria única para dar forma correta a toda a frente de onda. Com a ajuda de algoritmos baseados em aprendizado de máquina, as interações das nanoantenas com a luz se combinam para produzir imagens da mais alta qualidade e o mais amplo campo de visão para uma câmera de metassuperfície colorida desenvolvida até hoje.
Quando comparada a câmeras com a mesma tecnologia de nanoantenas ópticas, porém, o novo protótipo ganha disparado, mostrando imagens nítidas onde só se conseguiam capturar imagens borradas.
A equipe afirma que sua nova microcâmera poderá viabilizar exames de endoscopia minimamente invasivas, a criação de robôs médicos para diagnosticar e tratar doenças e ainda melhorar a imagem de outros robôs com restrições de tamanho e peso, incluindo drones.
Outra possibilidade seria juntar centenas ou milhares dessas microcâmeras para criar dispositivos maiores e mais versáteis. "Poderíamos transformar superfícies individuais em câmeras com resolução ultra-alta, para que você não precisasse mais de três câmeras na parte de trás do seu telefone, mas toda a parte de trás do seu telefone se tornaria uma câmera gigante. Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro," disse o professor Felix Heide, coordenador da equipe.
Fonte: Neural nano-optics for high-quality thin lens imaging | Ethan Tseng, Shane Colburn, James Whitehead, Luocheng Huang, Seung-Hwan Baek, Arka Majumdar, Felix Heide
Revista: Nature Communications
