10/12/2012 - Pantallas opacas para mejorar la nitidez de las imágenes

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Un equipo científico de Italia y Países Bajos ha logrado obtener imágenes nítidas de objetos tras una pantalla opaca mediante técnicas no invasivas. El estudio, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación (CEI), se ha publicado en Nature.

La obtención de imágenes a través de materiales difractantes y opacos es básica para las labores de diagnóstico en muchas disciplinas como la nanotecnología y las biociencias. Las técnicas actuales son incapaces de obtener imágenes a través de capas de material opacas que dispersan la luz incidente. Incluso una capa fina de material difractante puede resultar opaca y ocultar cualquier objeto que se encuentre detrás de ella.

La piel y otras superficies como el papel y el vidrio esmerilado son opacas porque producen una difracción de la luz. Para explicar este fenómeno se puede utilizar la conocida imagen de la luz que se desvía al atravesar un prisma. Cuando la luz incide sobre estos materiales opacos, deja de moverse en línea recta y sigue una trayectoria irregular e impredecible. Por esta razón resulta imposible obtener una imagen nítida de los objetos que se ocultan tras este tipo de materiales. Aún así se han desarrollado técnicas potentes para obtener imágenes de objetos ocultos tras materiales en los que sólo un porcentaje pequeño de luz sigue una ruta recta, pero ninguna útil para los casos en los que la luz queda completamente dispersada.

En el informe redactado por el equipo de investigación al cargo de este estudio se explica el enorme progreso logrado en años recientes mediante métodos como la «imagen fantasmal» (ghost imaging) o la «conformación por frente de onda» (wave-front shaping). Sin embargo también se indica que los métodos actuales siguen siendo invasivos pues precisan que se sitúe un detector o un material no lineal tras la capa dispersiva. En el informe describen su hallazgo, un método óptico que permite obtener de manera no invasiva imágenes de un objeto fluorescente oculto al completo tras una capa dispersiva opaca.

El equipo de investigación, liderado por el Dr. Allard Mosk, escaneó el ángulo de un haz de láser proyectado sobre un difusor opaco. Al mismo tiempo un ordenador registró la cantidad de luz fluorescente que devolvía un objeto diminuto oculto tras el difusor. El Dr. Mosk indicó que «la intensidad de la luz medida no sirve para generar una imagen del objeto de forma directa, pero la información necesaria para lograrlo está presente, aunque en un formato desordenado».

«Los dos jóvenes científicos, autores principales de este artículo, tuvieron la idea brillante de investigar si la información desordenada basta para reconstruir la imagen y hallaron una manera de hacerlo», añadió. Su método implica la utilización de un programa informático que, en primera instancia, presupone la información ausente y después comprueba y ajusta su presuposición. Así lograron obtener una imagen de un objeto fluorescente oculto, en este caso una célula normal de unos cincuenta micrómetros de diámetro.

Los investigadores son conscientes de que su descubrimiento es sólo el primer paso y esperan que su trabajo conduzca al desarrollo de métodos de microscopía nuevos capaces de generar imágenes de alta definición en un entorno de dispersión intensa. El Dr. Mosk indicó: «Tendría una gran utilidad en la nanotecnología. Podríamos esclarecer estructuras ocultas en el interior de entornos complejos como los chips informáticos.» Los investigadores también ambicionan ampliar su método para examinar objetos bajo la piel humana. «Pero por el momento -concedió el Dr. Mosk- nuestro método es demasiado lento para ese uso.»

Además del apoyo prestado por el CEI, también colaboraron en el proyecto la Organización Neerlandesa para la Investigación Científica (NWO), la «Fundación para la Investigación Fundamental sobre la Materia», la Fundación Tecnológica STW y el Ministerio Italiano de Educación, Universidades e Investigación.

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Universidad de Twente

Consejo Europeo de Investigación

Artículo original (Universidad de Twente)

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