Um dos superpoderes do Superman é a visão de raios X, que lhe permite ver através de objetos sólidos. Usando o Superman como inspiração, pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas (UTD) e da Universidade Nacional de Seul (SNU) tornaram realidade a capacidade de ver através de embalagens e atravessar paredes usando um chip de imagem pequeno o suficiente para caber em um smartphone.
Os pesquisadores criaram um pequeno chip que pode capturar imagens de objetos através de papelão. Esta tecnologia pode ser instalada em smartphones, aproximando-nos um passo das capacidades de visão sobre-humana de raios X (sem raios X).
“Esta tecnologia é como uma visão sobre-humana de raios X”, disse Kenneth O, professor de engenharia elétrica na Universidade do Texas e diretor do Centro de Excelência Analógica do Texas (TxACE) e um dos coautores do estudo. “Claro, estamos usando um sinal de 200 gigahertz a 400 gigahertz em vez de raios X potencialmente prejudiciais”.
A tecnologia de microchip imager, demonstrada pela primeira vez em 2022, é o culminar de mais de 15 anos de trabalho de O e sua equipe de estudantes, pesquisadores e colaboradores. O chip emite radiação na faixa de terahertz (THz), que é radiação eletromagnética com faixa de frequência entre 0,1 terahertz (100 gigahertz) e 10 terahertz, com comprimentos de onda correspondentes variando de 3 milímetros a 0,03 milímetros. Essas ondas são invisíveis ao olho humano e são consideradas seguras, com frequências superiores às ondas de rádio e microondas, mas inferiores às do infravermelho.
Com o modelo 2022, O demonstrou que o feixe de 430 GHz gerado pelo microchip pode penetrar neblina, poeira e outros obstáculos que a luz óptica não consegue penetrar. Eles ricocheteiam no objeto e refletem de volta para o microchip, onde os pixels recebem o sinal e geram uma imagem. Este gerador de imagens não depende de lentes externas, que são frequentemente usadas para melhorar a clareza e a nitidez da imagem. Em vez disso, utiliza tecnologia complementar de semicondutores de óxido metálico (CMOS), que é usada para fabricar modernos processadores de computadores de consumo, chips de memória e outros dispositivos digitais.
O CMOS tornou-se uma forma acessível de gerar e detectar sinais terahertz, especialmente em frequências de 200 gigahertz e superiores, onde fornece melhor resolução. Assim, os pesquisadores decidiram melhorar a qualidade da imagem de seu modelo 2022 e tornar a tecnologia pequena o suficiente para caber em um dispositivo portátil. O novo chip de imagem usa uma matriz 1x3 de pixels CMOS de 296 GHz e também não possui lente.
“O chip que projetamos não tem lentes ou óptica, por isso pode ser instalado em dispositivos móveis”, disse Wooyeol Choi, autor correspondente do artigo e professor assistente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade Jiao Tong de Xangai. "Os pixels geram imagens detectando sinais refletidos de objetos alvo, que têm o formato de quadrados de 0,5 mm, aproximadamente do tamanho de um grão de areia."
A tecnologia foi testada para criar imagens de objetos cobertos de papelão (um dongle USB, uma lâmina, um circuito integrado e uma junta de plástico) a cerca de um centímetro (0,4 polegadas) de distância. Por razões de segurança e privacidade, os pesquisadores digitalizaram intencionalmente o gerador de imagens a uma distância tão próxima do objeto. Basicamente, a ideia é dissipar as preocupações de que um ladrão possa usar o dispositivo para escanear o conteúdo da bolsa de alguém à distância. Os pesquisadores planejam permitir que a próxima iteração capture imagens a 12,7 centímetros de distância.
Brian Ginsburg, diretor de RF/ondas milimétricas e pesquisa de alta velocidade no Texas Instruments (TI) Kilby Labs, disse: "Quinze anos de pesquisa, um aumento de 100 milhões de vezes no desempenho de pixel e tecnologia de processamento de sinal digital tornaram esta demonstração de imagem possível. Esta tecnologia disruptiva demonstra as capacidades potenciais da verdadeira imagem em terahertz."
Os pesquisadores imaginam que seu microchip de smartphone será usado para tudo, desde encontrar vigas de parede e vigas de madeira atrás de paredes até identificar rachaduras em canos e o conteúdo de envelopes e pacotes. Eles também acreditam que poderia ter aplicações na área médica.
Esta pesquisa foi apoiada pelo Programa de Pesquisa de Tecnologia Fundamental de Microssistemas de Ondas Milimétricas e de Alta Frequência da Texas Instruments (TI) e pelo Programa de Expansão de Pesquisa Global da Samsung.
Esta pesquisa foi publicada em IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.