Oamenii de ştiinţă din China au dezvoltat în premieră un sistem artificial de imagistică inspirat de şerpi care pot "vedea" căldura prăzii chiar în condiţii de întuneric total, transmite joi Live Science via Agerpres.
Senzorii captează imagini de înaltă rezoluţie (4K - 3.840 × 2.160 pixeli) în infraroşu (IR), egalând calitatea camerei unui telefon iPhone 17 Pro.
Orice obiect cu o temperatură mai mare de zero absolut (-273 grade Celsius) emite radiaţie electromagnetică. Pentru căldura corporală, lungimea de undă a acestor emisii corespunde spectrului infraroşu. Ochiul uman poate vedea doar emisiile pe lungimi de undă mai scurte, corespunzătoare spectrului "vizibil" al luminii.
Şerpii pot vedea la rândul lor în spectrul "vizibil" al luminii, însă unele specii, aşa cum este crotalul (Crotalinae - şarpele cu clopoţei) dispun de un organ senzorial special, în apropierea nărilor, care le permite să vizualizeze în spectrul infraroşu. Se numeşte organ "cavitate" (pit organ) deoarece cuprinde o cameră goală cu o membrană subţire suspendată peste ea. Când undele infraroşii încălzesc anumite zone ale membranei, o "imagine" termică este trimisă la creier prin intermediul nervilor ataşaţi.
Oamenii de ştiinţă de la Institutul de Tehnologie din Beijing au folosit acest concept pentru a-şi crea propriul sistem de detectare în infraroşu (IR). Ei au suprapus straturi de diferite materiale pe un disc de 8 inci, prin care radiaţia trece până când se manifestă ca o imagine de înaltă calitate vizibilă pentru ochiul uman. Sistemul a fost prezentat într-un studiu publicat pe 20 august în revista Nature Light: Science & Applications.
Primul strat al sistemului de imagistică este unul de detectare IR, format din aşa-numitele "puncte cuantice coloidale" - nanoparticule minuscule făcute din atomi de mercur şi telur care eliberează sarcini electrice atunci când absorb radiaţia IR. Sarcinile electrice călătoresc apoi până la un strat organic de diode emiţătoare de lumină (LED) cunoscut sub numele de "convertor".
Aici, electronii întâlnesc "găuri" (absenţe de electroni) şi eliberează energie, pe care moleculele fosforescente o transformă în lumină verde, vizibilă. În cele din urmă, lumina vizibilă întâlneşte stratul "semiconductor de oxid de metal complementar" (CMOS) şi este convertită într-o imagine.
Acesta este primul sistem care poate transforma IR cu unde scurte şi medii (lungimi de undă de 1,1 până la 5 micrometri) într-o imagine de rezoluţie ultra-înaltă la temperatura camerei. Deoarece senzorul CMOS se află direct deasupra convertorului, semnalele IR mai slabe sunt captate înainte ca zgomotul să le poată ascunde. În alte sisteme, în care CMOS şi convertorul sunt separate, sunt necesare sisteme de răcire criogenică costisitoare pentru a preveni acumularea de zgomot pe măsură ce semnalele călătoresc între ele.
Posibilitatea de a vedea radiaţia infraroşie extinde în mod eficient gama de lungimi de undă vizibile pentru oameni de peste 14 ori. O cameră echipată cu această tehnologie va fi capabilă să detecteze obiecte calde în condiţii de lumină slabă, cum ar fi în ceaţă, prin fum sau pe timp de noapte.
"Viziunea artificială extinsă în domeniul infraroşu ar putea funcţiona pe orice vreme, fie zi sau noapte, indiferent de manifestări extreme ale vremii, şi poate fi utilizată în noi domenii, cum ar fi inspecţia industrială, siguranţa alimentară, detectarea gazelor, ştiinţa agricolă şi conducerea autonomă", au scris cercetătorii în studiu.
Ei au adăugat că această tehnologie este fezabilă chiar şi pentru camerele şi smartphone-urile de consum în viitorul apropiat. Aceste dispozitive deja folosesc senzori CMOS standard pe care straturile ar putea fi ataşate, mai notează Live Science.
Comentează