Un nou tip de pixel ar putea duce la dispozitive care sunt ecran și cameră foto simultan

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

În 1927, expresia „picture element”, prescurtată ulterior în „pixel”, apărea pentru prima dată în revista americană de tehnologie Wireless World. Astăzi, pixelii sunt prezenți peste tot: în ecranele calculatoarelor și televizoarelor, unde generează imagini color, dar și în camerele foto și video, unde captează lumina pentru a crea fotografii. Până acum însă, un pixel putea îndeplini doar una dintre aceste funcții: fie controla lumina, fie o analiza. Dar acum a fost creat un nou tip de pixel.

O echipă de cercetători condusă de David Norris, profesor la Laboratorul de Inginerie a Materialelor Optice din cadrul ETH Zurich (Elveția), a reușit pentru prima dată să dezvolte nou tip de pixel, capabil să facă ambele lucruri simultan. Acesta poate atât să controleze lumina, cât și să o analizeze, gestionând nu doar intensitatea acesteia, ci și faza oscilațiilor și polarizarea. În viitor, tehnologia ar putea permite realizarea unor dispozitive hibride, care să combine funcțiile unei camere și ale unui ecran într-un singur produs.

Descoperirea, publicată în revista Nature, se bazează pe un fenomen fizic fundamental numit interferența undelor luminoase. Atunci când lumina este împrăștiată de o suprafață, undele provenite din diferite puncte se suprapun. În funcție de forma suprafeței, acestea își pot amplifica reciproc intensitatea sau se pot anula.

A fost creat un nou tip de pixel. Cum funcționează?

Cercetătorii exploatează acest efect prin modelarea unor suprafețe microscopice cu o precizie de câțiva nanometri. Pixelul transformă inițial lumina incidentă într-o undă de suprafață care se propagă de-a lungul cipului, apoi o reconvertește în lumină într-un alt punct al structurii. Prin interferența rezultată se pot crea imagini și modele luminoase, calculate cu ajutorul analizei matematice Fourier.

„Pe lângă intensitatea luminii, adică zonele luminoase și întunecate din care sunt alcătuite imaginile, pixelii noștri Fourier pot controla și alte proprietăți ale undelor luminoase, precum polarizarea”, explică doctorandul Yannik Glauser, citat de TechXplore.

Polarizarea descrie direcția în care oscilează câmpul electric al luminii, iar cercetătorii pot genera aproape orice tip de polarizare prin combinarea mai multor unde de suprafață. De asemenea, pot controla cu precizie faza undelor și pot produce fascicule speciale de lumină, cu un gol în centru, asemănătoare unei gogoși. Întregul proces funcționează și pentru diferite lungimi de undă, ceea ce permite generarea imaginilor color.

Aplicații potențiale în mai multe domenii

Noua tehnologie nu servește doar la controlarea luminii, ci și la analizarea acesteia. „Putem aplica principiul interferenței și analiza Fourier în sens invers pentru a analiza lumina folosind pixelul Fourier”, spune cercetătorul postdoctoral Sander Vonk. De exemplu, prin suprapunerea luminii analizate cu o undă de referință, oamenii de știință pot determina faza și starea de polarizare a acesteia pe baza modelului de interferență înregistrat de o cameră.

Potrivit lui Norris, aceste noi tipuri de pixeli ar putea avea aplicații într-o gamă foarte largă de tehnologii, de la televizoare și camere pentru telefoane mobile până la comunicațiile prin fibră optică.

Mai mult, deoarece undele de suprafață pot efectua calcule direct pe materialul pixelului, este posibil ca, în viitor, dispozitivul să reacționeze instantaneu la imaginile captate și să genereze modele luminoase fără intervenția unui computer. Un obiectiv mai apropiat este dezvoltarea unei matrice alcătuite din numeroși pixeli Fourier, care ar putea sta la baza unor camere și ecrane capabile să îndeplinească simultan ambele funcții.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii SETI ar fi descoperit de ce nu am detectat încă niciun semnal de la extratereștri

Un mister al fizicii care durează de un deceniu ar putea fi, în sfârșit, rezolvat

Cercetătorii au găsit o metodă prin care să transforme resturile alimentare în combustibil pentru avioane

Primul ceas nuclear din lume a fost pus în funcțiune. Cum ar ajuta la detectarea celei de-a cincea forțe fundamentale?