Эта новая камера фиксирует то, что происходит за триллионную долю секунды
Ученые представили революционный метод съемки, который в одном кадре фиксирует скрытые детали сверхбыстрых процессов, включая структурные изменения, ранее невидимые для других технологий
Короткое резюме
Исследователи из Китая разработали прорывной метод визуализации CST-CMFI, способный захватывать события, длящиеся триллионные доли секунды (сотни фемтосекунд), в одном снимке. Технология фиксирует не только изменения яркости, но и фазовую информацию света, что позволяет создавать детальные «фильмы» о поведении плазмы, движении электронов и трансформации материалов в реальном времени.
Метод объединяет три подхода: временно-спектральное картирование, компрессионную спектральную визуализацию и когерентную модуляционную визуализацию. Лазерный импульс с разными длинами волн, прибывающими в разное время, взаимодействует с объектом, а нейросеть на основе физических принципов разделяет данные по длинам волн и восстанавливает интенсивность и фазу, создавая последовательность кадров. Тестирование на плазме в воде и динамике носителей заряда в ZnSe показало, что фазовая информация часто более чувствительна к тонким изменениям, чем данные об интенсивности.
Технология открывает новые возможности для изучения фундаментальных процессов в физике, химии, биологии и материаловедении, таких как химические реакции, перестройка атомов и поведение биомолекул. В перспективе это может привести к улучшению мощных лазеров для чистой энергетики, созданию более эффективной электроники и солнечных элементов. Для расширения применения ученые планируют комбинировать CST-CMFI с компрессионной сверхбыстрой фотографией, чтобы отдельно захватывать спектральную и временную информацию.
Однокадровая съемка фемтосекундных процессов
Метод CST-CMFI фиксирует полную эволюцию яркости и внутренней структуры объекта за сотни фемтосекунд в одном измерении, превращая сверхбыстрые явления в детальные «фильмы»
Захват фазовой информации
В отличие от традиционных методов, регистрирующих только интенсивность света, новая технология одновременно захватывает фазовую информацию, что делает видимыми тонкие структурные изменения, не отражающиеся на яркости
Применение в фундаментальных и прикладных науках
Технология позволяет изучать формирование плазмы, динамику носителей заряда в материалах, химические реакции и поведение биомолекул, что может ускорить разработку новых материалов, эффективной электроники и лазерных систем
Чувствительность к незаметным изменениям
Эксперименты показали, что фазовая информация, регистрируемая CST-CMFI, может выявлять сверхбыстрые процессы даже при отсутствии значительных изменений интенсивности, что делает метод более чувствительным для изучения тонких явлений
Текст сгенерирован с использованием ИИ
