Da astronomia à medicina, toda ciência luta para conseguir imagens de alta qualidade. Sempre está sendo desenvolvido um novo telescópio, microscópio ou endoscópio, mas o avanço tecnológico é só metade da briga. A outra metade é ter certeza que a luz detectada está livre de aberrações. A luz emitida por um objeto pode ser distorcida simplesmente por ter que passar por um meio antes de chegar ao observador.
O ar, a água e até o tecido humano podem distorcer as ondas de luz, fazendo as imagens que obtemos terem qualidade e precisão menores. Existem várias técnicas para corrigir essa distorção, mas elas exigem que se saiba como a frente de onda (qualquer parte da onda de luz que tenha sido emitida ao mesmo tempo) foi distorcida para começar. Muitas vezes é possível fazer isso, mas não dá para contabilizar cada minúscula irregularidade.
Sendo assim, os pesquisadores da University College Dublin desenvolveram um método para corrigir distorções menores do que permitem as técnicas atuais, usando o que se chama de quasipartículas. Isso tem o potencial de aumentar a resolução das imagens de desde sensores químicos até biomedicina, ou até mesmo complementando métodos tradicionais como a ótica adaptativa usada na astronomia.
Assim que as distorções são medidas com precisão, é possível corrigir o formato da frente de onda e, portanto, reconstruir a onda original. A equipe usou o peculiar fenômeno físico das quasipartículas: uma perturbação no meio ou no material que age como se fosse uma partícula, mas não é.
Existem várias quasipartículas documentadas, e elas são usadas para simplificar interações físicas complexas. Por exemplo, é difícil descrever o movimento de um elétron através de um semicondutor, como o chip de silício em um computador, enquanto ele interage com outros prótons e elétrons no material; por sorte, graças ao tipo das interações, elas podem ser assemelhadas a uma quasipartícula que parece um elétron, mas tem uma massa diferente que se move pelo espaço livre. Desse modo, os físicos conseguem usar a quasipartícula para descrever o sistema.
A pesquisa, publicada na revista Optica, se foca no padrão de ressonância dos plasmons poláritons de superfície (SPP, na sigla em inglês), um tipo de quasipartícula bem conhecido. Elas se formam quando fótos e elétrons interagem um com o outro, o que cria um campo elétrico na superfície de alguns determinados materiais. Quando a luz atinge o material, ela forma um pulso (o SPP) que viaja pelo superfície para longe do ponto de origem; esse pulso se comporta como uma partícula em movimento, e descrevê-lo dessa forma torna mais fácil prever seu movimento. Os SPPs são altamente dependentes dos fótons que os formaram, então qualquer mudança na luz produz uma mudança no SPP.
Para o experimento, os pesquisadores usaram um sensor em uma folha de ouro capaz de formar SPPs em sua superfície. "Usamos a atenuação do sinal da superfície de ouro para converter o formato da frente de onda - ou rampa - para uma intensidade diferente no raio de luz," disse o Dr. Brian Vohnsen, autor-chefe da pesquisa. "Essa mudança pode ser facilmente capturada com câmeras que sejam sensíveis às menores mudanças de intensidade."
A força com que os SPPs se formam depende intrinsecamente do ângulo no qual a luz atinge a superfície. Distorções, por mais minúsculas que sejam, alteram o ângulo levemente, o que, por sua vez, afeta a formação dos SPPs. As mudanças são medidas por câmeras de alta velocidade e, ao fazer duas medidas com 90 graus de diferença entre si, os pesquisadores são capazes de reconstruir a onda de luz original, sem distorções.
"Eu acho muito empolgante poder combinar um fenômeno de ressonância como a excitação de SPPs com a medição de frentes de onda," disse o Dr. Vohnsen ao IFLScience. "As áreas que mais me empolgam de ver isso sendo usado são a microscopia ótica e sistemas de laser. Ao combinar os SPPs com um corretor de frente de onda, seria possível obter medições rápidas e precisas das frentes e correções em sistemas adaptativos de ótica cujas performances sejam limitadas pela difração."
Fonte: IFLScience
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