Представьте себе возможность видеть сквозь такие объекты, как Супермен. Эта «сверхдержава» может быть ближе, чем вы думаете, так как во многих статьях предлагаются методы просмотра непрозрачных объектов, таких как ткани человеческого тела, внутри и с использованием естественного света, то есть с точными цветами.

В медицине уже есть несколько технологий, позволяющих увидеть человеческое тело внутри, таких как рентген, ультразвук и компьютерная томография. Но использование видимого света имеет свои преимущества: оно взаимодействует с телом, обеспечивая информацию, такую ​​как биохимические изменения, клеточные аномалии, а также уровень глюкозы и кислорода в крови.

Теперь ученые получают качественные изображения тонких тканей, таких как уши мыши. Если технология может видеть даже самые глубокие части тела, она может устранить навязчивые процедуры, такие как биопсия, или позволить лазерную хирургию с точностью до миллиметра.

Чтобы увидеть ткани внутри, нужно иметь дело с нерегулярным поглощением и преломлением света. То есть нет ничего общего с тем, что поглощается - информация теряется навсегда, - но теоретически можно восстановить то, что было распространено. С этой целью ученые были вдохновлены решением, которое астрономы используют для решения проблемы рассеяния света, которое заключается в использовании деформируемого зеркала для устранения искажений.

В настоящее время мы можем видеть изображения внутри тела с помощью компьютерной томографии, рентгенографии и ультразвука, но без информации о цвете

Метод проб и ошибок

Allard Mosk и Ivo Vellekoop использовали «модулятор космического света», излучатель света, который может контролировать передачу различных частей лазерного луча, задерживая одну часть относительно другой. «Они направили лазер через модулятор на окрашенный лист стекла, разместили детектор за объектом и использовали компьютер, чтобы отслеживать, сколько света детектор может уловить», - говорится в статье в Nature.

«Затем компьютер добавляет или вычитает задержки каждого пикселя модулятора в процессе проб и ошибок, чтобы увидеть, какие изменения сводят к минимуму лазерное рассеяние при его прохождении через стекло. Фактически, система пытается вызвать искажение, которое непрозрачный барьер исчезнет ", продолжает он. После еще одного часа работы алгоритма они достигли фокуса в тысячи раз сильнее, чем фоновый сигнал.

Не зная об эксперименте, биоинженер Чанхуэй Янг из Калифорнийского технологического института пытался применить аналогичную методологию. Обе опубликованные статьи послужили толчком для других ученых, чтобы углубиться в исследование.

Используя такие устройства, как «обращающее время» зеркало, можно повернуть свет обратно на свой путь и осветить место, сфокусированное на ультразвуке.

Расшифровка паттернов

Физику-оптику Якопо Бертолотти из Университета Эксетера (Великобритания) удалось установить излучатель и детектор перед объектом. В своем эксперименте он поместил флуоресцентную греческую букву «пи» диаметром 50 микрон (0, 05 мм) за непрозрачным экраном.

Когда он включил телефон, на нем было размытое изображение объекта, как будто за душевой кабиной. Ученый применил лазер, записал диаграмму рассеяния света и затем сделал то же самое под другим углом. Повторяя этот процесс и сравнивая шаблоны одноранговой сети, он смог воспроизвести буквенный формат.

Глядя на шаблоны, эксперимент Университета Эксетера смог найти дизайн, скрытый непрозрачным экраном.

Внутреннее освещение

Затем Чанхуэй Янг и биолог Бенджамин Джудкевиц провели более сложный эксперимент с использованием «обращающего время зеркала», которое возвращает свет по тому же пути. Они освещали объект и фокусировали ультразвук, который не распространяется легко, на интересующий объект.

Весь свет, проходящий через эту точку, изменялся по частоте. С другой стороны, зеркало отражало только измененные лучи света, которые возвращались назад и добавляли свою энергию к свету первого прохода, таким образом освещая место в непрозрачном объекте.

Теперь задача состоит в том, чтобы сделать это в более глубоких местах тела, поскольку технология теперь позволяет получать изображения всего за 5, 6 миллисекунды, что достаточно для движущихся целей, таких как живая ткань.

В дополнение к очевидным применениям в медицине, техника может быть использована для реставрации картин, так как можно будет увидеть, что было под краской. «Многие художники работали во многих слоях, и те, что ниже, могли повлиять на физическое и химическое разрушение холста, поэтому есть смысл знать, что там было, если вы хотите сохранить его», - говорит Бертолотти. Другое использование - военное, чтобы видеть сквозь щиты.

Через TecMundo