Ny teknologi gør det muligt for kameraer at fange farver, der er usynlige for det menneskelige øje

Ny forskning fra Tel Aviv University vil gøre det muligt for kameraer at genkende farver, som det menneskelige øje og selv almindelige kameraer ikke er i stand til at opfatte.

Teknologien gør det muligt at afbilde gasser og stoffer som brint, kulstof og natrium, som hver har en unik farve i det infrarøde spektrum, samt biologiske forbindelser, der findes i naturen, men som er 'usynlige' for det blotte øje eller almindelige kameraer. Det har banebrydende applikationer inden for en række områder fra computerspil og fotografering såvel som disciplinerne sikkerhed, medicin og astronomi.

Forskningen blev udført af Dr. Michael Mrejen, Yoni Erlich, Dr. Assaf Levanon og prof. Haim Suchowski fra TAU's Institut for Fysik af Kondenseret Materiale. Resultaterne af undersøgelsen blev offentliggjort i oktober 2020-udgaven af Laser &Photonics anmeldelser .

"Det menneskelige øje opfanger fotoner ved bølgelængder mellem 400 nanometer og 700 nanometer - mellem bølgelængderne af blå og rød, " forklarer Dr. Mrejen. "Men det er kun en lille del af det elektromagnetiske spektrum, som også omfatter radiobølger, mikrobølger, røntgenbilleder og mere. Under 400 nanometer er der ultraviolet eller UV-stråling, og over 700 nanometer er der infrarød stråling, som i sig selv er opdelt i nær-, mellem- og fjern-infrarød.

"I hver af disse dele af det elektromagnetiske spektrum, der er en masse information om materialer kodet som 'farver', som indtil nu har været skjult for øje."

Forskerne forklarer, at farver i disse dele af spektret er af stor betydning, da mange materialer har en unik signatur udtrykt som en farve, især i det mellem-infrarøde område. For eksempel, kræftceller kunne let opdages, da de har en højere koncentration af molekyler af en bestemt type.

Eksisterende infrarød detektionsteknologier er dyre og for det meste ude af stand til at gengive disse 'farver'. Inden for medicinsk billeddannelse, der er udført forsøg, hvor infrarøde billeder omdannes til synligt lys for at identificere kræftcellerne ved molekylerne. Til dato, denne konvertering krævede meget sofistikerede og dyre kameraer, som ikke nødvendigvis var tilgængelige til almindelig brug.

Men i deres undersøgelse, TAU-forskere var i stand til at udvikle billig og effektiv teknologi, der kunne monteres på et standardkamera og tillader, for første gang, omdannelsen af ​​lysfotoner fra hele det midt-infrarøde område til det synlige område, ved frekvenser, som det menneskelige øje og standardkameraet kan opfange.

"Vi mennesker kan se mellem rødt og blåt. Hvis vi kunne se i det infrarøde område, vi ville se, at grundstoffer som brint, kulstof og natrium har en unik farve, " forklarer prof. Suchowski. "Så en miljøovervågningssatellit kunne 'se' et forurenende stof, der udsendes fra et anlæg, eller en spionsatellit ville se, hvor sprængstoffer eller uran er gemt. Ud over, da hvert objekt udsender varme i det infrarøde, al denne information kunne ses selv om natten."

Efter at have registreret et patent på deres opfindelse, forskerne udvikler teknologien gennem en bevilling fra Innovationsstyrelsens KAMIN-projekt, og de har allerede mødtes med en række både Israel-baserede og internationale virksomheder.