Immagina di poter vedere oggetti come Superman. Questa "superpotenza" potrebbe essere più vicina di quanto si pensi, poiché molti articoli propongono metodi per visualizzare oggetti opachi, come i tessuti del corpo umano, all'interno e usando la luce naturale: cioè con colori fedeli.

La medicina ha già diverse tecnologie per vedere il corpo umano all'interno, come radiografia, ultrasuoni e tomografia computerizzata. Ma usare la luce visibile ha dei vantaggi: interagisce con il corpo, portando informazioni come cambiamenti biochimici, anomalie cellulari, glicemia e livelli di ossigeno.

Ora gli scienziati stanno ottenendo immagini di buona qualità di tessuti sottili, come le orecchie di un topo. Se la tecnologia riesce a vedere anche le parti più profonde del corpo, può eliminare le procedure invasive come la biopsia o consentire la chirurgia laser con precisione millimetrica.

Per vedere i tessuti all'interno, bisogna fare i conti con l'assorbimento e la rifrazione della luce irregolari. Cioè, non c'è nulla a che fare con ciò che viene assorbito - le informazioni vengono perse per sempre - ma in teoria è possibile ricostruire ciò che è stato diffuso. A tal fine, gli scienziati sono stati ispirati dalla soluzione utilizzata dagli astronomi per risolvere il problema di dispersione della luce, che consiste nell'utilizzare uno specchio deformabile per annullare le distorsioni.

Al momento possiamo vedere le immagini dall'interno del corpo con scansioni TC, raggi X ed ultrasuoni, ma nessuna informazione sul colore

Prova ed errore

Allard Mosk e Ivo Vellekoop hanno utilizzato un "modulatore di luce spaziale", un emettitore di luce in grado di controllare la trasmissione di diverse parti di un raggio laser ritardando una parte rispetto a un'altra. "Hanno sparato il loro laser attraverso il modulatore su una lastra di vetro dipinta, hanno posizionato un rilevatore dietro l'oggetto e hanno usato un computer per monitorare quanta luce può catturare il rivelatore", dice un articolo di Nature.

"Il computer quindi aggiunge o sottrae i ritardi di ciascun pixel del modulatore attraverso un processo di prova ed errore per vedere quali modifiche minimizzano la dispersione laser mentre passa attraverso il vetro. In effetti, il sistema sta cercando di dare alla luce la distorsione che la barriera opaca si cancellerebbe ", continua. Dopo un'altra ora di esecuzione dell'algoritmo, hanno raggiunto un focus migliaia di volte più forte del segnale di fondo.

Ignaro dell'esperimento, il bioingegnere Changhuei Yang del California Institute of Technology stava provando una metodologia simile. Entrambi gli articoli pubblicati sono stati un fattore scatenante per altri scienziati per approfondire lo studio.

Utilizzando dispositivi come uno specchio "inversione temporale", è possibile riportare la luce sul suo percorso e illuminare la posizione focalizzata sugli ultrasuoni.

Decifrare i modelli

Il fisico ottico Jacopo Bertolotti dell'Università di Exeter (Regno Unito) è riuscito ad avere sia l'emettitore che il rivelatore di fronte all'oggetto. Nel suo esperimento, ha posizionato la lettera greca "pi" fluorescente da 50 micron (0, 05 mm) dietro uno schermo opaco.

Quando accese il telefono, c'era un'immagine sfocata dell'oggetto, come se dietro una doccia. Ciò che lo scienziato ha fatto è stato applicare il laser, registrare lo schema di dispersione della luce e quindi fare la stessa cosa da un'altra angolazione. Ripetendo il processo e confrontando i modelli peer to peer, è stato in grado di riprodurre il formato delle lettere.

Guardando i modelli, un esperimento della Exeter University è stato in grado di recuperare un disegno nascosto da uno schermo opaco

Illuminazione interna

Changhuei Yang e il biologo Benjamin Judkewitz hanno quindi condotto un esperimento più sofisticato utilizzando uno "specchio che inverte il tempo" che restituisce luce lungo lo stesso percorso. Hanno illuminato un oggetto e focalizzato un'ecografia, che non si diffonde facilmente, su un punto di interesse.

Tutta la luce che passa attraverso questo punto è cambiata in frequenza. Dall'altro lato, lo specchio rifletteva solo i raggi di luce modificati che tornavano indietro e aggiungeva la loro energia alla luce del primo passaggio, illuminando così il posto all'interno di un oggetto opaco.

Ora la sfida è riuscire a farlo in punti più profondi del corpo, poiché la tecnologia ora consente di scattare immagini in soli 5, 6 millisecondi, abbastanza per muovere obiettivi come il tessuto vivente.

Oltre alle ovvie applicazioni in medicina, la tecnica può essere utilizzata per ripristinare i dipinti, in quanto sarà possibile vedere cosa c'era sotto la vernice. "Molti pittori hanno lavorato su più strati e quelli sotto potrebbero influenzare il deterioramento fisico e chimico della tela, quindi c'è un significato nel sapere cosa c'era lì se si voleva preservarlo", afferma Bertolotti. Un altro uso è militare, per vedere attraverso gli scudi.

Via TecMundo