Hologramas não são mais itens de ficção científica

Os hologramas parecem estar ao nosso redor agora. Como demonstrado como falecido rapper Tupac Shakur na edição de 2012 do festival de música de Coachella. A HoloLens da Microsoft parece semelhante a uma versão vestível do holodeck de Star Trek, permitindo que seu usuário interaja com objetos 3D em uma realidade aumentada. Startups como a Holoxica baseada em Edimburgo podem criar hologramas 3D digitais de órgãos humanos para fins de visualização médica.

Enquanto alguns desses shows de luzes estão longe de ser simples truques de salão, nenhum desses esforços são hologramas no sentido descrito no mais famoso em filmes como Star Wars. A verdadeira tecnologia de holograma é na maior parte ainda uma fantasia de ficção científica, mas no início deste ano cientistas revelaram inovações para mover a tecnologia para a frente alguns anos-luz.

Um estudo publicado on-line na Nature Photonics por uma equipe de pesquisadores na Coréia desenvolveu uma tela holográfica 3D que executa mais de 2.600 vezes melhor do que as tecnologias existentes. Enquanto isso, pesquisadores liderados por uma equipe na Austrália alegaram na revista Optica ter inventado um dispositivo em miniatura que cria as imagens holográficas de alta qualidade. Os documentos foram publicados três dias de diferença um do outro no mês passado.

A holografia é um campo amplo, mas no seu mais básico, é uma técnica fotográfica que registra a luz dispersa de um objeto. A luz é então reproduzida em um formato 3D. A Holografia foi desenvolvida pela primeira vez na década de 1940 pelo físico húngaro-britânico Dennis Gabor, que ganhou o Prêmio Nobel de física em 1971 por sua invenção e desenvolvimento do método holográfico.

A maioria dos hologramas são imagens estáticas, mas os cientistas estão trabalhando em sistemas mais dinâmicos para reproduzir a enorme quantidade de informações incorporadas em uma imagem 3D.

A diferença está na difusão

Analise o trabalho que está sendo feito por pesquisadores no Instituto avançado coreano da ciência e da tecnologia (KAIST).

Nossa capacidade de produzir hologramas dinâmicos de alta resolução, algo como a Princesa Leia pleiteando com Obi-Wan Kenobi pela ajuda dos Jedi, está atualmente limitada pelos chamados moduladores do wavefront. Estes dispositivos, tais como moduladores de luz espaciais ou dispositivos de micro-espelhos digitais, podem controlar a direção da propagação de luz.

Um sistema de imagem com uma lente de comprimento focal curto só pode criar uma imagem minúscula que tem um amplo alcance de visualização. Por outro lado, um sistema com uma distância focal longa pode gerar uma imagem maior, mas com uma faixa de visão muito estreita. A melhor tecnologia de modulador frontal de onda só foi capaz de criar uma imagem que é um centímetro de tamanho com um ângulo de visão de três graus.

É possível fazer melhor, criando um sistema complexo e difícil de usar usando múltiplos moduladores espaciais de luz, por exemplo. Mas a equipe da KAIST criou uma solução mais simples.

“Esse problema … pode ser resolvido simplesmente inserindo um difusor”, explica YongKeun Park, professor do Departamento de Física da KAIST. Porque um difusor difunde luz, tanto o tamanho da imagem e ângulo de visão pode ser dramaticamente aumentada por um fator de alguns milhares, de acordo com Park.

Mas ainda há mais um problema a superar: um difusor embaralha a luz.

“Assim, a fim de utilizar um difusor como ‘uma lente holográfica’, é preciso calibrar as características ópticas de cada difusor cuidadosamente”, Park diz por e-mail. “Para este propósito, usamos a técnica de “mudança de onda frontal”, que fornece informações sobre a relação entre interferência de luz para um difusor e de saída de luz.

A equipe de Park conseguiu produzir uma imagem holográfica 3D melhorada com um ângulo de visão de 35 graus num volume de dois centímetros de comprimento, largura e altura.

“O aumento da escala, resolução e ângulos de visão usando o nosso método é facilmente escalável”, observa ele. “Uma vez que este método pode ser aplicável a qualquer modulador de ondas frontal existente, pode aumentar ainda mais a qualidade da imagem quando um modulador melhorado sair no mercado.

Aplicações de curto prazo para a tecnologia, uma vez que ela amadurecer, incluem display para automóveis ou projeções holográfica da interface de usuário de um telefone inteligente, Park diz. “Os hologramas vão trazer novas experiências para nós obtermos informações de dispositivos eletrônicos, e eles podem ser realizados com um número menor de pixels de exibição holográfica 3D.”

Para os verdadeiros chefes de tecnologia, como o escritor físico e científico Chris Lee, escrevendo para Ars Technica, forneceu uma descrição detalhada de como o sistema KAIST funciona.

Ótica para uma nova era

Enquanto isso, físicos da Universidade Nacional Australiana revelaram um dispositivo composto por milhões de minúsculos pilares de silício, cada um até 500 vezes mais fino do que um cabelo humano. O material transparente é capaz de complexas manipulações de luz, eles escreveram.

“Nossa capacidade de estruturar materiais em nível de nanoescala permite que o dispositivo obtenha novas propriedades ópticas que vão além das propriedades de materiais naturais”, diz Sergey Kruk, co-lider da pesquisa, em um comunicado à imprensa da universidade. “Os hologramas que fizemos demonstram o forte potencial desta tecnologia para ser usada em uma variedade de aplicações.”

Os pesquisadores dizem que foram inspirados por filmes como Star Wars. “Estamos trabalhando sob os mesmos princípios físicos que uma vez inspiraram escritores de ficção científica”, diz Kruk em uma entrevista em vídeo.

Kruk diz que o novo material poderia algum dia substituir lentes mais volumosas e mais pesadas e prismas usados em outras aplicações.

“Com o nosso novo material, podemos criar componentes com a mesma funcionalidade, mas que seria essencialmente plana e leve”, diz ele. “Isso traz tantas aplicações, começando no encolhimento das câmeras em telefones inteligentes, chegando até as tecnologias espaciais, reduzindo o tamanho e o peso de complexos sistemas ópticos de satélites”.

E agora para algo completamente diferente

Falando de exploração espacial: E se o universo inteiro fosse um holograma? O que isso significa para pseudo-hologramas de Tupac Shakur? Para não mencionar o resto de nós como seres 3D vivos?

Os físicos teóricos acreditam ter observado evidências que suportam uma teoria relativamente nova na cosmologia que diz que o universo conhecido é a projeção de uma realidade 2D. Primeiro flutuou na década de 1990, a ideia é semelhante à de hologramas comuns em que uma imagem 3D é codificado em uma superfície 2D, como no holograma em um cartão de crédito.

Os defensores da teoria argumentam que ela pode conciliar as duas grandes teorias em cosmologia. A teoria da relatividade geral de Einstein explica quase tudo em grande escala no universo. A física quântica é melhor para explicar as pequenas coisas: átomos e partículas subatômicas. As descobertas para um universo holográfico foram publicadas na revista Physical Review Letters.

A equipe utilizou dados obtidos de instrumentos capazes de estudar o fundo de microondas cósmico. O CMB, como é sabido, é o afterglow do Big Bang de quase 14 bilhões de anos atrás. Você já viu evidências do CMB se você já notou o ruído branco criado em uma televisão desafinada.

O estudo descobriu que algumas das mais simples teorias no campo quântico poderiam explicar quase todas as observações cosmológicas do universo primitivo. O trabalho poderia ter levado a uma teoria de funcionamento da gravidade quântica, fundindo a mecânica quântica com a teoria da gravidade de Einstein.

“A chave para entender a gravidade quântica é entender a teoria de campo em uma dimensão inferior”, diz a autora principal Niayesh Afshordi, professora de física e astronomia na Universidade de Waterloo, em um comunicado de imprensa. “A Holografia é como uma Pedra de Rosetta, traduzindo entre teorias conhecidas de campos quânticos sem gravidade eo território inexplorado da própria gravidade quântica”.

Coisas pesadas, não importa de que dimensão você vem.

Fonte: SingularityHub