Cientistas criam câmera revolucionária do tamanho de grão de sal grosso

Parece até coisa de filme de espionagem, mas cientistas desenvolveram uma câmera do tamanho de um grão de sal grosso. E não é um equipamento simples: a tecnologia é capaz de produzir imagens nítidas e coloridas com a mesma qualidade de uma lente 500 mil vezes maior em volume.

A invenção surpreendente foi divulgada nesta segunda-feira (29), no periódico científico Nature Communications. Criada por pesquisadores norte-americanos das universidades de Princeton e da Washington, a câmera evita que as imagens saiam distorcidas, problema que ocorre com outras minicâmeras de campos de visão mais limitados.

Graças ao seu hardware e processamento computacional, o aparelho pode ser aplicado na medicina ao permitir endoscopias minimamente invasivas em conjunto com robôs, por exemplo. Um conjunto de milhares dessas câmeras poderia também ser instalado para detectar uma cena mais abrangente, transformando uma superfície cheia das minicâmeras em uma câmera maior.

O funcionamento dela é muito diferente das câmeras convencionais, que utilizam lentes de vidro ou plástico para direcionar os raios de luz para um foco. Em vez disso, o microequipamento usa as chamadas metassuperfícies, feitas de nitreto de silício. Elas têm meio milímetro de largura e são compostas por 1,6 milhão de pinos cilíndricos, cada um mais ou menos do tamanho do vírus HIV.

Os pinos operam como antenas ópticas e cada um tem design único para fornecer os sinais certos. As interações deles com a luz dependem de algoritmos baseados em aprendizado de máquina. O resultado são imagens com o campo de visão mais amplo já desenvolvido em uma câmera de metassuperfície colorida.

A combinação entre o design da superfície óptica da minicâmera e os algoritmos aumenta o seu desempenho na luz natural, fazendo com que ela saia na frente de outras câmeras anteriores de metassuperfície, que exigem laser de laboratório ou condições específicas para fabricar imagens de alta qualidade.

Para testar o invento, os pesquisadores compararam imagens produzidas pela câmera com outras feitas por aparelhos convencionais ou de metassuperfície. A qualidade não só se igualou à das máquinas normais como superou a dos equipamentos da mesma categoria, que tiveram distorções de imagem e dificuldade de capturar todo o espectro da luz visível (RGB, que combina vermelho, verde e azul).

Para Ethan Tseng, um dos líderes do estudo, foi um desafio desenvolver o invento e capturar essas imagens RGB, dado que existem milhões de microestruturas em jogo. Para encarar a missão, os cientistas fizeram uma simulação que testou de modo automatizado as várias configurações das nanoantenas do invento. 

Agora, os pesquisadores estão trabalhando para otimizar cada vez mais a imagem da câmera. Eles também querem dar mais habilidades ao pequeno aparelho, como detectar objetos e ajudar na área da robótica.

“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 celular, mas toda a parte de trás dele se tornaria uma câmera gigante. Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro ”, afirma Felix Heide, autor sênior da pesquisa, em comunicado.