Uma equipe do Instituto de Tecnologia de Pequim, liderada por Xin Tang e Ge Mu, construiu um dispositivo que permite enxergar o infravermelho de uma maneira inédita. Em vez de traduzir essa faixa de luz para os tons esverdeados tradicionais das visões noturnas convencionais, o novo aparelho converte diferentes comprimentos de onda do infravermelho em partes distintas do espectro visível, entregando ao olho uma imagem colorida muito mais próxima da visão natural.
O segredo está na combinação de duas tecnologias. De um lado, pontos quânticos coloidais de telureto de mercúrio, que absorvem a luz infravermelha. De outro, um OLED de camada dupla, que converte essa energia absorvida em cor visível. Empilhados com a fiação interna certa, eles fazem a radiação infravermelha que entra sair do outro lado como uma imagem comum, em cores completas.
Para entender por que isso importa, é preciso lembrar o básico da visão. A visão começa quando um fóton atinge um pigmento sensível à luz na retina e faz com que ele mude de forma. Essa mudança exige uma quantidade mínima de energia, cerca de 1,6 elétron-volt. Fótons infravermelhos com comprimentos de onda acima de 700 nanômetros não carregam energia suficiente para isso. Isso deixa mais da metade da energia radiante do Sol fora do nosso alcance visual, junto com tudo o que emite ou reflete calor em vez de luz visível.
Os dispositivos atuais que nos permitem ver o infravermelho usam fotodetectores ligados a LEDs de luz visível. Essa abordagem torna a luz infravermelha visível, mas apenas como brilho: um objeto mais quente brilha um pouco mais, um mais frio brilha um pouco menos, e tudo é representado na mesma cor, geralmente esverdeada. O problema é que o olho humano é muito melhor em distinguir diferenças sutis de matiz do que em captar diferenças de brilho. Um dispositivo que apenas modula o brilho deixa a maior parte da sensibilidade do olho ociosa.
A solução da equipe de Tang começa pela forma como a luz infravermelha é registrada. Semicondutores convencionais usados em detectores de IR têm bandas de energia contínuas, absorvendo uma faixa ampla e indiferenciada do espectro. Os pontos quânticos de telureto de mercúrio, por serem minúsculos — cerca de 4 nanômetros —, quebram esses níveis de energia em passos discretos. Fótons de diferentes comprimentos de onda excitam transições eletrônicas diferentes, preservando a informação sobre qual comprimento de onda específico chegou.
A outra metade do desafio era traduzir esse sinal em uma imagem colorida. A equipe construiu o OLED com duas camadas emissoras empilhadas, uma dopada com fósforo vermelho e outra com fósforo ciano, separadas por uma barreira de energia de cerca de 0,82 elétron-volt. Quando chegam poucos buracos de carga, todos são capturados pela camada vermelha, e o dispositivo emite um brilho vermelho de baixa intensidade. À medida que o número de buracos cresce — seja porque a luz infravermelha está mais intensa ou contém comprimentos de onda mais curtos —, a barreira satura e os buracos começam a atravessar para a camada ciano. O resultado é uma mistura de vermelho e ciano que desloca a cor e aumenta a luminância.
As aplicações vão muito além dos óculos militares que vêm à mente. Medicina, vigilância, segurança noturna e astronomia poderiam se beneficiar de uma visão infravermelha que preserva mais informação visual. A pergunta que fica é: quanto tempo levará até que essa tecnologia deixe os laboratórios e chegue a dispositivos comerciais acessíveis — e se, um dia, ver o calor em cores será tão comum quanto a visão noturna verde que conhecemos hoje?
Fontes: Ars Technica, Archyde, Briefly
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