A Visão de Raios X do Super-Homem torna-se Portátil
UTD
Os cientistas desenvolveram um chip em miniatura capaz de captar imagens de objectos através de cartão. Esta tecnologia, destinada a ser integrada em smartphones, aproxima-nos da capacidade do Super-Homem de ver através de objectos sólidos, sem necessidade de raios X.
Inspirando-se na visão de raios X do Super-Homem, os investigadores da Universidade do Texas em Dallas (UTD) e da Universidade Nacional de Seul (SNU) desenvolveram a capacidade de espreitar para dentro de embalagens e através de paredes. Conseguiram-no desenvolvendo um chip de imagem suficientemente pequeno para caber dentro de um smartphone.
Kenneth O, coautor do estudo e professor de engenharia eléctrica na UTD, bem como diretor do Texas Analog Center of Excellence (TxACE), comparou esta tecnologia à visão de raios X do Super-Homem. No entanto, em vez de raios X, utiliza sinais que variam entre 200 gigahertz e 400 gigahertz, uma vez que estes últimos podem ser potencialmente nocivos.
Em 2022, a tecnologia do microchip gerador de imagens foi revelada, marcando o culminar de mais de 15 anos de investigação e desenvolvimento por parte de O e da sua equipa, que incluía estudantes, investigadores e colaboradores.
Explorar as Frequências Seguras e Invisíveis
Este chip emite radiação na gama dos terahertz (THz), que engloba frequências electromagnéticas entre 0,1 THz (100 GHz) e 10 THz, com comprimentos de onda correspondentes que variam entre 3 mm e 0,03 mm.
Estas ondas, invisíveis ao olho humano e consideradas seguras, possuem frequências superiores às ondas de rádio e micro-ondas, mas inferiores às da luz infravermelha.
Na demonstração de 2022, O mostrou como os feixes de 430 GHz do microchip podiam atravessar nevoeiro, poeira e outras obstruções que a luz ótica não consegue penetrar. Ao encontrar objectos, os feixes são reflectidos de volta para o microchip, onde os pixels captam os sinais para formar uma imagem.
Ao contrário dos métodos tradicionais que dependem de lentes externas para melhorar a clareza e a nitidez da imagem, este gerador de imagens utilizou a tecnologia de semicondutores complementares de óxido metálico (CMOS), normalmente utilizada na produção de processadores de computadores de consumo modernos, chips de memória e dispositivos digitais.
O CMOS surgiu como um meio económico para gerar e detetar sinais THz, particularmente na gama de frequências de cerca de 200 GHz e superiores, oferecendo uma resolução significativamente melhorada.
Assim, os investigadores concentraram-se em aperfeiçoar a qualidade de imagem do seu modelo de 2022 e em miniaturizar a tecnologia para utilização portátil. O novo chip gerador de imagens apresenta uma matriz de 1 x 3 pixéis CMOS de 296 GHz e mantém o seu design sem lentes.
UTD
Design sem lentes para compatibilidade móvel
Wooyeol Choi, o autor correspondente do artigo e professor assistente no Departamento de Engenharia Eléctrica e de Computadores da SNU, sublinhou: “Concebemos o chip sem lentes e sem ótica para ser compatível com dispositivos móveis. Os píxeis, responsáveis pela criação de imagens através da captação de sinais reflectidos de objectos-alvo, têm a forma de quadrados de 0,5 mm, de tamanho semelhante ao de um grão de areia.”
Testes Seguros e melhorias Futuras
A tecnologia foi testada com sucesso, captando imagens de objectos escondidos por cartão a uma distância de cerca de um centímetro (0,4 in). A manutenção desta proximidade foi deliberada para garantir a segurança e a privacidade, evitando potenciais utilizações incorrectas, como a leitura do conteúdo de sacos à distância.
Os investigadores pretendem melhorar a tecnologia para permitir a obtenção de imagens a distâncias até 12,7 cm.
De facto, Brian Ginsburg, diretor de investigação de radiofrequência/ondas milimétricas e de alta velocidade nos Laboratórios Kilby da Texas Instruments (TI), sublinhou: “Foram necessários 15 anos de investigação para melhorar o desempenho dos píxeis em 100 milhões de vezes, juntamente com técnicas de processamento de sinais digitais, para conseguir este avanço na obtenção de imagens. Esta tecnologia revolucionária mostra o verdadeiro potencial da imagiologia THz”.
Os investigadores prevêem a integração do seu gerador de imagens de microchips em smartphones para vários fins, incluindo a deteção de pregos e vigas de madeira, a identificação de fissuras em tubos e a inspeção do conteúdo de envelopes e embalagens, bem como potenciais aplicações médicas.
Para concluir, o financiamento para a investigação veio do Programa de Investigação Tecnológica Fundamental da Texas Instruments (TI) sobre Ondas Milimétricas e Microssistemas de Alta Frequência e do Programa de Extensão de Investigação Global da Samsung.
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