Timp de aproape un secol, pixelii au fost obligați să aleagă: fie să creeze imagini, fie să le capteze. O echipă de la ETH Zurich a rupt această regulă. Au construit un pixel care face ambele lucruri simultan, iar descoperirea, publicată în Nature, ar putea șterge granița dintre camere și ecrane.
Totul a pornit de la o idee veche de aproape o sută de ani. În 1927, termenul „picture element” apărea într-o revistă americană, dar abia acum, un grup condus de profesorul David Norris a reușit să creeze un dispozitiv care nu doar controlează lumina, ci și o analizează în același timp.
Până de curând, un pixel era un simplu comutator optic: în ecran, modifica intensitatea și culoarea; în senzor, măsura fotonii. Funcțiile erau separate, ca două mescii diferite.
Secretul interferenței: cum funcționează Fourier pixel
Noul pixel, numit „Fourier pixel”, sparge această barieră. Secretul stă în interferența undelor luminoase. Când lumina lovește o suprafață modelată microscopic – cu o precizie de câțiva nanometri – undele provenite din puncte diferite se suprapun.
În funcție de relieful acestei suprafețe, ele se pot amplifica sau anula reciproc. Practic, pixelul transformă lumina incidentă într-o undă de suprafață care călătorește de-a lungul cipului, apoi o reconvertește în lumină într-un alt punct.
Rezultatul: un model luminos controlat matematic, calculat cu analiza Fourier. Dar reversul este la fel de spectaculos. Dacă aplici același principiu în sens invers, poți „citi” lumina.
„Suprapunând lumina analizată cu o undă de referință, putem determina faza și polarizarea doar din modelul de interferență”, explică cercetătorul postdoctoral Sander Vonk, într-un articol preluat de TechXplore.
Polarizarea – direcția în care oscilează unda electromagnetică – poate fi acum generată în aproape orice formă, combinând mai multe unde de suprafață. Mai mult, oamenii de știință pot controla faza undelor și pot produce fascicule speciale, cu un gol în centru, ca o gogoașă.
Tehnologia funcționează pentru diferite lungimi de undă, ceea ce înseamnă că imaginile generate pot fi color. Iar potențialul nu se oprește aici.
Deoarece undele de suprafață efectuează calcule direct pe materialul pixelului, un viitor dispozitiv ar putea reacționa instantaneu la ceea ce vede și să genereze modele luminoase fără să mai aștepte comenzi de la un computer.
„Am putea crea o matrice de astfel de pixeli care să funcționeze simultan ca senzor și ca ecran”, spune doctorandul Yannik Glauser.
De la telefoane la comunicații, o revoluție în prag
Aplicațiile sunt vaste: de la televizoare și camere integrate în telefoane, până la comunicațiile prin fibră optică. Dar adevărata revoluție va veni când acești pixeli vor fi asamblați într-o matrice completă.
Atunci, vei putea privi un ecran care, în aceeași fracțiune de secundă, îți și analizează privirea. Un dispozitiv care vede și arată simultan. Fără întârziere. Fără computer intermediar. Doar lumina însăși, transformată în informație.
