دوربینی که حرکت نور را آهسته ضبط می‌کند!

کمی بیش از یک سال پیش "لیهونگ وانگ" از موسسه فناوری کالیفرنیا(Caltech) سریع‌ترین دوربین جهان را ابداع کرد، وسیله‌ای که قادر به گرفتن ۱۰ تریلیون عکس در هر ثانیه است و آنقدر سریع است که حتی می‌تواند حرکت نور را به شکل تصویر آهسته ضبط کند.اما گاهی اوقات فقط سریع بودن کافی نیست. در واقع حتی سریع‌ترین دوربین هم نمی‌تواند از چیزهایی که نمی‌تواند ببیند، عکس بگیرد. "وانگ" استاد مهندسی پزشکی و مهندسی برق موسسه فناوری کالیفرنیا برای این منظور، دوربین جدیدی را توسعه داده است که می‌تواند حداکثر یک تریلیون عکس در هر ثانیه از اجرام شفاف بگیرد.فناوری این دوربین که وانگ آن را "عکاسی فوق فشرده حساس به فاز"(pCUP) می‌نامد، می‌تواند نه تنها از اشیاء شفاف بلکه از چیزهای زودگذرتر مانند موج شوک و حتی احتمالاً از سیگنال‌هایی که از طریق نورون‌ها عبور می‌کنند، تصویربرداری کند.

"وانگ" توضیح می‌دهد که سامانه تصویربرداری جدید وی ترکیبی از سیستم عکاسی پر سرعت با یک فناوری قدیمی موسوم به ریزبینی فاز کنتراست است تا امکان تصویربرداری بهتر از اشیایی را که اکثراً شفاف هستند، مانند سلول‌ها که بیشتر آنها از آب تشکیل شده است، فراهم کند.ریزبینی یا میکروسکوپی فاز کنتراست تقریباً ۱۰۰ سال پیش توسط "فریتس زرنیک" فیزیکدان هلندی با بهره گیری از روشی که امواج نور کند می‌شوند و با وارد شدن به مواد مختلف سرعت می‌گیرند، اختراع شده است. به عنوان مثال اگر یک پرتوی نور از یک تکه شیشه عبور کند، با ورود به شیشه کند می‌شود و بعد از خروج مجددا سرعت می‌گیرد. این تغییرات در سرعت باعث تغییر زمان بندی امواج می‌شود و با استفاده از برخی ترفندهای نوری می‌توان نوری را که از درون شیشه عبور می‌کند را از نوری که از درون شیشه عبور نمی‌کند، تشخیص داد و شیشه اگرچه شفاف است اما دیدن آن بسیار آسان‌تر می‌شود.

"وانگ" می‌گوید: آنچه ما انجام داده‌ایم سازگاری دوربین با ریزبینی کنتراست فاز استاندارد و به گونه‌ای است که تصویربرداری بسیار سریع را فراهم کند و این به ما امکان می‌دهد تا پدیده‌های فوق سریع را در مواد شفاف به تصویر بکشیم.بخش تصویربرداری سریع سیستم شامل چیزی است که "وانگ" آن را "فناوری رمزگذاری بدون هدررفت فشرده فوق سریع"(LLE-CUP) می‌نامد."LLE-CUP" برخلاف اکثر فناوری‌های تصویربرداری ویدیویی که در هنگام یک واقعه یک سری تصاویر را پشت سر هم می‌گیرند، تنها یک عکس از یک لحظه می‌گیرد و تمام حرکاتی را که در آن لحظه وجود دارد، ضبط می‌کند.از آنجا که گرفتن یک عکس بسیار سریع‌تر از ثبت چندین عکس است، "LLE-CUP" قادر به ضبط حرکت‌هایی مانند حرکت نور است که برای تصویربرداری با دوربین‌های کنونی خیلی سریع‌تر است."وانگ" می‌گوید: این فناوری اگرچه هنوز در مراحل اولیه توسعه خود قرار دارد، اما در نهایت ممکن است در بسیاری از زمینه‌ها از جمله فیزیک، زیست شناسی یا شیمی از کاربردهایی برخوردار باشد.وی افزود: امیدواریم عبور سیگنال‌ها از نورون‌ها را ببینیم. اگر شبکه‌ای از سلول‌های عصبی داشته باشیم، شاید بتوانیم ارتباطات آنها را در زمان واقعی و به صورت زنده مشاهده کنیم.مقاله‌ای در مورد این دوربین در مجله Science Advances منتشر شده است.