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Fez-se luz: lasers e hologramas

Nos filmes e séries de ficção científica, os hologramas são meios de comunicação triviais. Vindos geralmente de um dispositivo mais ou menos portátil, os hologramas formam-se no ar, no fim ou no meio de colunas de luz. Embora esse dispositivo propriamente dito ainda não exista, a holografia já é real: começando com um laser e após um curto percurso de espelhos e lentes, é possível fazer uma fotocópia ‘virtual’ de um objecto. Mas e se, em vez de simplesmente copiar um objecto, quisermos programar uma imagem ou um vídeo para passar em 3D? Está mais perto de ser possível.

Uma equipa de investigadores da Universidade do Sul de Ciência e Tecnologia, em Guangdong, na China, publicou este ano um artigo em que descreve o seu método para criar um ecrã 3D. O método utiliza técnicas e conceitos de espectroscopia molecular e fotoquímica, explorando fenómenos resultantes da interacção de luz com matéria. Em particular, este método explora a capacidade de alguns compostos de reemitir luz vários minutos após serem expostos a radiação, um processo a que se dá o nome de fosforescência.

O ecrã 3D desenvolvido por este grupo de investigadores consiste simplesmente num cubo, de faces transparentes, cheio de líquido. Neste líquido estão dissolvidos dois compostos: um emissor e um sensibilizador. O emissor é um composto altamente fosforescente, que reemite a luz que absorve. No entanto, no meio líquido há espécies reactivas de oxigénio que inibem o emissor e ‘desligam’ a fosforescência. Quando é activado, o sensibilizador recolhe estas espécies reactivas e, desta forma, permite que o emissor fosforesça. Para conseguirmos usar estes truques de luz, no entanto, precisamos de ter uma forma controlada de gerar imagens no volume do líquido.

wan's hologram

A parte mais importante de criar uma imagem holográfica 3D é conseguir definir primeiro o pixel volumétrico, ou seja, um ponto de luz no espaço 3D, a que os autores do artigo chamaram de ‘voxel’. A ideia é relativamente simples: um laser passa pela solução primeiro para activar o sensibilizador e criar um volume de líquido onde não há espécies reactivas. De seguida, um segundo laser passa por esse espaço e activa o emissor; no volume onde não há espécies reactivas o emissor pode fosforescer e cria-se um ponto de luz – o voxel. Só é emitida luz onde os dois lasers se encontram, porque essa é a zona do espaço em que se combinam as condições necessárias para haver fosforescência. Os autores do artigo observaram claramente que nenhum dos dois lasers por si só conseguia gerar luz; é sempre preciso a interacção entre os dois para se observar fosforescência. Assim, é fácil gerar imagens no volume do líquido: basta criar o ‘ecrã’ definindo o volume abrangido pelo laser que activa o sensibilizador, e depois projectar imagens com o segundo laser. Mais ainda, visto que este método permite que a fosforescência seja ‘ligada’ e ‘desligada’ instantaneamente, a imagem não se ‘arrasta’ e fluí com boa resolução.

Imagens virtuais têm sido usadas em várias áreas de entretenimento. Por exemplo, um circo alemão substituiu os seus animais por espectáculos de vídeo 3D, e o festival Coachella ‘ressuscitou’ o rapper Tupac com tecnologia de imagens virtuais. Mas em nenhum destes dois casos a tecnologia era holográfica: o truque de luz usado nestes casos é o chamado ‘Fantasma de Pepper‘. A holografia tem muitas potenciais aplicações na área do entretenimento, para televisão, cinema e videojogos, mas também para smartphones e smartwatches futurísticos de onde saltam números, letras e imagens em 3D. Mais ainda, imagens holográficas podem ser úteis para substituir maquetes para projectos arquitectónicos e planeamento de território, bem como para treino virtual de medicina, por exemplo.

E porque há arte na ciência e ciência na arte, deixo-vos com um vídeo lindíssimo (que encontrei no Vimeo) de uma peça que usa o conceito de holografia mas que usa uma técnica diferente para produzir imagens. Neste caso, há vários lasers apontados a uma coluna de vapor, e as imagens aparecem como resultado da dispersão da luz pelas gotículas de água do vapor. Apreciem o fantástico espectáculo de luz!

Autores do projecto: Nobumichi Asai, Takuma Nakaji e Tomoya Kimpara. By SONY Corporation, Device Solution Business Group, Analog LSI Business Division. 

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