Colocar óculos de leitura e enxergar no escuro quase como se fosse dia já não é mais um sonho distante. Isso está se tornando realidade graças a um filme ultrafino desenvolvido por cientistas australianos.
Esse filme é composto por niobato de lítio, um material utilizado em processadores fotônicos, e grades de dióxido de silício, formando uma metassuperfície. Esta superfície artificial interage com as ondas de luz de uma forma que nenhum material natural consegue.
A interação resulta na conversão da luz infravermelha, que carrega calor, em luz visível. Esse efeito supera qualquer outro material conhecido, permitindo a visão noturna, hoje disponível apenas em equipamentos grandes, volumosos e de alto consumo energético. Sendo muito fino e leve, o filme pode ser aplicado como revestimento sobre as lentes de óculos comuns, permitindo ao usuário ver tanto a luz infravermelha quanto o espectro visível simultaneamente.
Os dispositivos de visão noturna são pouco utilizados devido ao seu tamanho e custo, além do peso e volume da tecnologia atual – ninguém vai correr à noite carregando um quilo de equipamentos na cabeça. No entanto, óculos de visão noturna podem facilitar a direção noturna, tornar caminhadas noturnas mais seguras e simplificar trabalhos em condições de pouca luz, que atualmente exigem lanternas volumosas e desconfortáveis.
[Imagem: Laura Valencia Molina]
A tecnologia tradicional de visão noturna utiliza uma lente para capturar fótons infravermelhos e os direciona para um material semelhante a uma célula solar, que converte esses fótons em elétrons. Após a amplificação, esses elétrons passam por uma tela de fósforo, onde são transformados novamente em fótons no espectro visível, criando uma imagem intensificada que pode ser vista a olho nu. Esse processo requer resfriamento para evitar a amplificação do ruído térmico. Sistemas de visão noturna de alta qualidade são, portanto, pesados e volumosos, além de prejudicarem a visão normal em luz visível.
Em contraste, a nova tecnologia que usa metassuperfícies para converter fótons infravermelhos em visíveis é muito mais eficiente e compacta. Os fótons passam por uma única metassuperfície ressonante, onde são combinados com um feixe de bombeamento. Essa metassuperfície aumenta a energia dos fótons, elevando-os para o espectro de luz visível sem a necessidade de convertê-los em elétrons. Além disso, essa tecnologia opera à temperatura ambiente, eliminando a necessidade de sistemas de resfriamento volumosos e pesados.
Outra vantagem é que os sistemas tradicionais de imagem infravermelha e visível não conseguem produzir imagens idênticas, capturando imagens separadas para cada espectro. Com a nova tecnologia de conversão ascendente, incorporada em um filme fino e transparente, é possível capturar tanto o espectro visível quanto o infravermelho em uma única imagem, proporcionando uma verdadeira visão aumentada e integrada.
[Imagem: Laura Valencia Molina]
A equipe tem se dedicado ao desenvolvimento de sistemas de visão noturna integrados a óculos por vários anos, inicialmente utilizando metassuperfícies de arsenieto de gálio.
Esta nova iteração foi criada com niobato de lítio, um material totalmente transparente na faixa visível, o que a torna consideravelmente mais eficiente – as propriedades do novo material resultaram em uma conversão de luz infravermelha para visível 10 vezes maior do que a versão anterior. Além disso, o feixe de fótons é disperso por uma área de superfície mais ampla, reduzindo a perda angular de dados.
A diminuição do tamanho, peso e demanda energética da tecnologia de visão noturna oferece oportunidades significativas em diversas aplicações, como vigilância, navegação autônoma, imagens biológicas e fotografia.
“Anteriormente, muitos acreditavam ser impossível alcançar uma conversão ascendente de infravermelho para visível com alta eficiência devido à perda angular inerente às metassuperfícies não locais. No entanto, superamos essas limitações e demonstramos experimentalmente uma conversão ascendente de imagem altamente eficiente,” afirmou Laura Molina, da Universidade Nacional Australiana.
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