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 fotografías por segundo. Es tan rápido que incluso puede capturar la luz que viaja a cámara lenta.

Pero a veces no basta con ser rápido. En efecto, ni siquiera la cámara más rápida puede tomar fotografías de cosas que no puede ver. Con ese fin, Wang, Bren Professor de Ingeniería Médica e Ingeniería Eléctrica, ha desarrollado una nueva cámara que puede tomar hasta 1 billón de fotografías por segundo de objetos transparentes. Un artículo sobre la cámara aparece en la edición del 17 de enero de la revista. Avances de la ciencia .

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 imágenes combina el sistema de fotografía de alta velocidad que desarrolló anteriormente con una tecnología antigua. contraste microscopico, que fue diseñado para permitir una mejor imagen de los objetos que son en su mayoría transparentes, como las células, que son principalmente agua.

Contraste microscopico, inventado hace casi 100 años por el físico holandés Frits Zernike, funciona aprovechando la forma en que las ondas de luz se ralentizan y aceleran al entrar en diferentes materiales. Por ejemplo, si un rayo de luz atraviesa un cristal, se ralentizará al entrar en el cristal y luego volverá a acelerarse cuando salga. Esos cambios de velocidad alteran el ritmo de las olas. Con el uso de algunos trucos ópticos es posible distinguir la luz que pasó a través del vidrio de la luz que no lo hizo. y el vaso, 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, que nos permite obtener imágenes de fenómenos ultrarrápidos en materiales transparentes, "Dice Wang.

La parte de imágenes rápidas del sistema consiste en algo que Wang llama tecnología ultrarrápida comprimida de codificación sin pérdidas (LLE-CUP). A diferencia de la mayoría de las otras tecnologías de imágenes de video ultrarrápidas que toman una serie de imágenes en sucesión mientras repiten los eventos, el sistema LLE-CUP realiza un solo disparo, capturando todo el movimiento que ocurre durante el tiempo que tarda la toma en completarse. Dado que es mucho más rápido realizar una sola toma que varias tomas, LLE-CUP es capaz de capturar movimiento, como el movimiento de la luz en sí, que es demasiado rápido para ser captado por la tecnología de cámara más típica.

En el nuevo periódico, 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 temprano en su desarrollo, en última instancia, puede tener usos en muchos campos, incluida la física, biología, o química.

"A medida que las señales viajan a través de las neuronas, hay una pequeña dilatación 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, él dice, porque se sabe que la temperatura cambia el contraste de fase, el sistema "puede ser capaz de visualizar cómo se propaga un frente de llama en una cámara de combustión".

El artículo que describe pCUP se titula "Imágenes sensibles a la fase de resolución de picosegundos de objetos transparentes en una sola toma".