Hace poco más de un año, Lihong Wang de Caltech desarrolló la cámara más rápida del mundo, un dispositivo capaz de tomar 10 billones de imágenes por segundo. Es tan rápido que incluso puede capturar la luz que viaja en cámara lenta.
Pero a veces el simple hecho de ser rápido no es suficiente. De hecho, ni siquiera la cámara más rápida puede tomar fotos de cosas que no puede ver. Con ese fin, Wang, Profesor Bren de Ingeniería Médica e Ingeniería Eléctrica, ha desarrollado una nueva cámara que puede tomarhasta 1 billón de imágenes por segundo de objetos transparentes. Un artículo sobre la cámara aparece en la edición del 17 de enero de la revista Avances científicos .
La tecnología de la cámara, que Wang llama fotografía ultrarrápida comprimida sensible a la fase pCUP, puede tomar videos no solo de objetos transparentes sino también de cosas más efímeras como ondas de choque y posiblemente incluso de las señales que viajan a través de las neuronas.
Wang explica que su nuevo sistema de imagen combina el sistema de fotografía de alta velocidad que desarrolló previamente con una tecnología antigua, la microscopía de contraste de fase, que fue diseñada para permitir una mejor imagen de los objetos que son en su mayoría transparentes, como las células, que en su mayoría son agua.
La microscopía de contraste de fase, inventada hace casi 100 años por el físico holandés Frits Zernike, funciona aprovechando la forma en que las ondas de luz se ralentizan y aceleran a medida que ingresan en diferentes materiales. Por ejemplo, si un haz de luz atraviesa untrozo de vidrio, disminuirá su velocidad al entrar en el vidrio y luego acelerará nuevamente cuando salga. Esos cambios en la velocidad alteran el tiempo de las ondas. Con el uso de algunos trucos ópticos es posible distinguir la luz que pasó a través del vidrio.vidrio de luz que no lo hizo, y el vidrio, aunque transparente, se vuelve mucho más fácil de ver.
"Lo que hemos hecho es adaptar la microscopía de contraste de fase estándar para que proporcione imágenes muy rápidas, lo que nos permite obtener imágenes de fenómenos ultrarrápidos en materiales transparentes", dice Wang.
La parte de imagen rápida del sistema consiste en algo que Wang llama tecnología ultrarrápida comprimida de codificación sin pérdida LLE-CUP. A diferencia de la mayoría de las otras tecnologías de imagen de video ultrarrápidas que toman una serie de imágenes en sucesión mientras se repiten los eventos, el LLE-El sistema CUP toma un solo disparo, capturando todo el movimiento que se produce durante el tiempo que tarda el disparo en completarse. Dado que es mucho más rápido tomar un solo disparo que múltiples disparos, LLE-CUP es capaz de capturar movimiento, como el movimiento deluz en sí misma, que es demasiado rápido para ser fotografiado por la tecnología de cámara más típica.
En el nuevo documento, Wang y sus colegas investigadores demuestran las capacidades de pCUP al obtener imágenes de la propagación de una onda de choque a través del agua y de un pulso láser que viaja a través de una pieza de material cristalino.
Wang dice que la tecnología, aunque todavía está en su desarrollo inicial, puede tener usos en muchos campos, incluida la física, la biología o la química.
"A medida que las señales viajan a través de las neuronas, hay una dilatación diminuta de las fibras nerviosas que esperamos ver. Si tenemos una red de neuronas, tal vez podamos ver su comunicación en tiempo real", dice Wang. Además, dice, debido a que se sabe que la temperatura cambia el contraste de fase, el sistema "puede ser capaz de imaginar cómo se propaga un frente de llama en una cámara de combustión"
El artículo que describe pCUP se titula "Imágenes sensibles a la fase con resolución de picosegundos de objetos transparentes en una sola toma". Los coautores incluyen a Taewoo Kim, un investigador postdoctoral en ingeniería médica, y Jinyang Liang y Liren Zhu, ambos anteriormente de Caltech.
La financiación para la investigación fue proporcionada por los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de California . Original escrito por Emily Velasco. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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