Científicos chinos han desarrollado un sistema de imagen artificial pionero, inspirado en las serpientes, capaces de “ver” el calor que desprenden sus presas en total oscuridad. El sensor captura imágenes infrarrojas (IR) de ultraalta resolución en 4K (3840 × 2160 píxeles), con la misma calidad de imagen que la cámara del iPhone 17 Pro.
Cualquier objeto con una temperatura superior al cero absoluto (-273°C) emite radiación electromagnética. Para el calor corporal normal, esta tiene una longitud de onda en el rango infrarrojo. El ojo humano solo puede captar longitudes de onda más cortas, dentro del rango de la luz visible.
Las serpientes también pueden ver luz visible, pero algunas especies, como las víboras de foseta (Crotalinae), también tienen un órgano sensor de calor especial justo al lado de sus fosas nasales que les permite visualizar la radiación infrarroja de longitud de onda más larga. Se le denomina órgano de fosa, ya que consta de una cámara hueca con una fina membrana suspendida sobre ella. Cuando las ondas infrarrojas calientan zonas específicas de la membrana, se envía una imagen térmica al cerebro a través de los nervios adyacentes.
Científicos del Instituto Tecnológico de Pekín utilizaron este concepto para crear su propio sistema de detección de infrarrojos. Apilaron capas de diferentes materiales en un disco de 20 cm, a través del cual pasa la radiación hasta que se manifiesta como una imagen de alta calidad visible para el ojo humano. El sistema se describió en un estudio publicado el 20 de agosto en la revista Nature Light: Science & Applications.
La primera capa del sistema de imágenes es una capa de detección de infrarrojos (IR), formada por los llamados “puntos cuánticos coloidales”: diminutas nanopartículas de átomos de mercurio y telurio que liberan cargas eléctricas al absorber la radiación IR. Estas cargas viajan a través de varias capas reductoras de ruido hasta una capa orgánica de diodos emisores de luz (LED) conocida como “convertidor ascendente”.
Aquí, los electrones se encuentran con “huecos” (ausencias de electrones) y liberan energía, que las moléculas fosforescentes convierten en luz verde visible. Finalmente, la luz visible se encuentra con la capa de semiconductor de óxido metálico complementario (CMOS) y se convierte en una imagen.
Visión infrarroja en los futuros teléfonos inteligentes y cámaras
Este es el primer sistema capaz de convertir la radiación infrarroja de onda corta y media (longitudes de onda de 1,1 a 5 micrómetros) en una imagen de ultraalta resolución a temperatura ambiente. Dado que el sensor CMOS se encuentra directamente sobre el convertidor ascendente, se capturan las señales infrarrojas más débiles antes de que el ruido pueda neutralizarlas. En otros sistemas, donde el CMOS y el convertidor ascendente están separados, se requiere una costosa refrigeración criogénica para evitar la acumulación de ruido al viajar las señales entre ellos.
La capacidad de ver la radiación infrarroja amplía eficazmente el rango de longitudes de onda visibles para los humanos en más de 14 veces. Una cámara equipada con la tecnología del sensor podrá detectar objetos calientes en condiciones de poca luz, como en la niebla, a través del humo o de noche.
“La visión artificial extendida en el rango infrarrojo podría funcionar en cualquier condición climática, ya sea de día o de noche, independientemente de las condiciones climáticas extremas, y ser útil en nuevos campos como la inspección industrial, la seguridad alimentaria, la detección de gases, la ciencia agrícola y la conducción autónoma”, escribieron los investigadores en el estudio.
Agregaron que con su sistema se podrían lograr decenas de millones de píxeles “a un costo extremadamente bajo”, lo que haría que la tecnología sea más factible para las cámaras de consumo y los teléfonos inteligentes en el futuro.
De hecho, estos dispositivos ya utilizan sensores CMOS de silicio estándar sobre los cuales se podrían fijar las capas.
Fuente: Live Science.
