Câmera de ondas terahertz pode capturar imagens 3D do mundo microscópico

Novo tipo de microscopia baseado em ondas terahertz pode gerar resultados em 3D que revelam objetos em várias profundidades, mesmo os que não vemos a olho nu

Por: Augusto Dala Costa

26 jun 2023 - 21h28

(atualizado em 27/6/2023 às 12h07)

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Pesquisadores da Universidade de Loughborough conseguiram fabricar, pela primeira vez, uma câmera de ondas terahertz que pode gerar imagens 3D de itens microscópicos escondidos dentro de objetos pequenos — em outras palavras, vendo através das paredes de artefatos sólidos minúsculos. A nova tecnologia de microscópio poderá ajudar na detecção de câncer de pele, segurança e pesquisa de materiais.

As ondas terahertz são uma parte pouco explorada do espectro eletromagnético, possuindo frequências que vão das microondas até a luz infravermelha. Elas apresentam diversas propriedades muito úteis à ciência, como a habilidade de penetrar objetos opacos sem causar qualquer tipo de dano. Uma das limitações do campo, no entanto, é sua habilidade limitada de visualizar objetos microscópicos.

Tirando as limitações do terahertz

A cientista Luana Olivieri e sua equipe visaram superar as limitações das ondas terahertz, desenvolvendo uma abordagem conhecida como "imageamento de fantasmas não-linear resolvido temporalmente", que combina uma série de métodos avançados de detecção. Em outras palavras, a técnica envolve manipular a luz e medir como sua viagem ocorre através de um objeto ao londo do tempo.

Embora isso houvesse permitido ver objetos menores com mais precisão, até o presente estudo, só havia sido possível aplicar a técnica em objetos de duas dimensões (2D). Novos testes, no entanto, mostraram a capacidade de capturar imagens em 3D de objetos microscópicos ao sondar cubos de 4 mm por 4 mm por 600 µm (mícrons) via radiação terahertz.

Com isso, foi possível separar e distinguir informações de diversas profundidades e criar imagens detalhadas dos cubos em 3D com alta precisão, mostrando inclusive propriedades físicas e químicas dos itens no interior de formas inéditas. Isso pôde ser aplicado a artefatos de até 60 mícrons, a largura média de um fio de cabelo humano. Embora não pareça tão microscópico, geralmente as ondas de terahertz só conseguiam identificar objetos de 300 mícrons ou mais, algo que as afastava da microscopia anteriormente.

As ondas nos permitem ver através de objetos que não são transparentes na luz visível, e o novo método traz informações "encriptadas" dos dados multidimensionais da luz, mostrando seu histórico de viagem pelos itens. Na medicina, por exemplo, isso poderá ser usado para detectar e diagnosticar câncer de pele invisível ao olho humano.

No campo da segurança, isso poderá ser usado em escaneamentos não-invasivos para buscar objetos perigosos em posse de indivíduos em aeroportos. Na ciência de materiais, isso poderá nos informar sobre as propriedades de novos materiais, identificando se há defeitos ou impurezas que podem impactar sua performance. Há um grande potencial de uso, expandindo as capacidades das ondas terahertz para o campo microscópico.

Fonte: ACS Photonics, Universidade de Loughborough via NanoWerk

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