Os pixels controlam e analisam a luz nas telas – eles são parte do motivo pelo qual você está lendo esta frase agora. Mas normalmente é um ou outro. Um pixel controla ou analisa, mas não ao mesmo tempo.
Pesquisadores da ETH Zurique, na Suíça, no entanto, conseguiram criar um novo tipo de pixel que pode fazer as duas coisas simultaneamente. Este pixel hipercarregado, chamado pixel de Fourier, pode gerar e detectar campos de luz arbitrários e explorar todo o potencial de um pixel para transportar informações, manipulando a intensidade da luz, as fases de oscilação e a polarização. A equipe relatou suas descobertas em um papel publicado ontem na Nature.
Olhando para o futuro, a equipe prevê que esses pixels poderão suportar tecnologias de próxima geração, como telas holográficas, realidade aumentada ou dispositivos que possam corrigir ativamente sua saída com base no que detectam. A tecnologia também pode abrir caminho para dispositivos de exibição de câmeras que exibem imagens e detectam a luz que entra.
“Um pixel de Fourier expande a funcionalidade dos pixels convencionais, explorando ondas de superfície que interagem com uma microestrutura ondulada projetada com precisão”, coautores do estudo Yannik Glauser e Sander Vonk disse ao Gizmodo. “Nesse sentido, não é apenas um pixel de intensidade, mas um elemento óptico compacto para controle de luz de campo complete.”
“Esta capacidade é importante porque a luz pode transportar muita informação se pudermos controlar completamente todos os seus atributos”, acrescentou. David Norriscoautor do estudo e físico óptico que liderou a equipe.
Desbloquear o potencial da luz
Atualmente, os pixels – abreviação de “elementos de imagem” – medem ou emitem localmente a intensidade da luz, trabalhando apenas com uma propriedade da luz, de acordo com o artigo. Mas nos últimos anos, os investigadores têm explorado formas de alterar as diversas propriedades da luz na procura de tecnologias de informação de próxima geração, como o Venture Silica da Microsoft.
“À medida que as tecnologias ópticas se tornam mais avançadas, seja em exibições, detecção, comunicação ou imagem, precisaremos de dispositivos que possam lidar com toda a complexidade da luz”, explicaram Glauser e Vonk, estudante de doutorado e pesquisador de pós-doutorado em óptica, respectivamente. Os pixels de Fourier, que oferecem controle bidirecional da luz, representam um passo nessa direção, acrescentaram.
Ondulações da luz
Os pixels de Fourier são construídos sobre vários fenômenos básicos da física óptica. Eles são chamados assim porque os princípios matemáticos em jogo foram concebidos pelo matemático Joseph Fourier, explicou Norris. Em trabalho anteriora equipe desenvolveu uma técnica para criar superfícies arbitrariamente onduladas com base no trabalho de Fourier.
Este period um componente-chave dos pixels de Fourier, acrescentou Norris, ao sugerir à equipe que havia uma maneira de superfícies projetadas com precisão interagirem com as várias propriedades da luz. Para os resultados mais recentes, os pesquisadores expandiram essa ideia. Especificamente, eles testaram se essas ondas de luz dispersas poderiam ser convertidas em ondas guiadas e em um padrão óptico que transportasse informações relevantes.
Em outras palavras, o pixel – aqui, a parte esculpida de uma interface – pode gerar e detectar as principais propriedades da luz (amplitude, fases de oscilação e polarização) para representar imagens ou informações. Além do mais, projetar esses pixels requer matemática relativamente simples, o que os torna “flexíveis e convenientes para aplicações potenciais”, disse Norris.
Pixels do futuro
De acordo com uma declaração da universidade, os pixels de Fourier poderiam contribuir para exibições de câmeras bidirecionais, nas quais cada pixel emite e detecta luz. Ao Gizmodo, Glauser e Vonk explicaram que esses dispositivos de próxima geração “poderiam não apenas mostrar uma imagem, mas também sentir como a luz do ambiente ou de um usuário interage com ela”.
Para o trabalho mais recente, a equipe conseguiu criar matrizes muito pequenas de pixels de Fourier, admitiu Norris, acrescentando que tais exibições de câmeras no momento estão no reino da especulação. Mas é um passo fascinante numa direção inexplorada. Em teoria, os pixels de Fourier poderiam ser úteis no projeto de “óptica adaptativa, telas holográficas, realidade aumentada, comunicação óptica ou dispositivos que corrijam ativamente sua saída com base no que detectam”, disseram Glauser e Vonk.
“Pessoalmente, acho extremamente bonita a combinação de matemática simples e fabricação precisa”, disse Norris. “A matemática prevê algum padrão ondulado maluco para uma saída óptica específica. Criamos esse padrão na superfície e o dispositivo cria imediatamente a saída que desejamos. Em outras palavras, a matemática realmente funciona!”
