O mundo dos átomos e moléculas é difícil de estudar, não apenas porque é tão pequeno, mas também porque os eventos ocorrem muito rapidamente. No entanto, pesquisadores da Universidade de Tóquio conseguiram capturar vídeos em câmera lenta dos movimentos de moléculas únicas a 1.600 quadros por segundo (fps).

Normalmente, quando se fala em observar objetos muito pequenos, a resolução de câmera utilizada é chamada de “espacial” – ou seja, quanto mais pixels, mais nítida a imagem. Porém, nesse caso, a resolução “temporal” é igualmente importante. Os frames de um vídeo também podem ser pensados como cheios de pixels; portanto, quanto mais, maior será a nitidez do movimento.

Um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) permite uma resolução espacial satisfatória, mas não adequada para alguns casos. Estudos anteriores conseguiram capturar eventos em escala atômica a 16 fps, mas isso faz com que muito da ação seja perdida quando as coisas acontecem a velocidades de centésimos ou milésimos de segundo.

Para o novo estudo, os especialistas conseguiram juntar a alta resolução espacial de um TEM com a resolução temporal de um dispositivo chamado de câmera de detecção direta de elétrons (DED). Isso permitiu que as taxas de quadro capturadas fossem tão altas.

Apesar de útil, a criação apresenta um problema: ruído. Para contornar isso, os pesquisadores conseguiram realizar um processo de limpeza no vídeo usando algoritmos especializados. “Para capturar esse tipo de conteúdo, é necessário um sensor de imagem com alta sensibilidade, e uma maior sensibilidade traz um grau elevado de ruído visual”, diz Koji Haranao, autor do estudo.

“Esse é um fato inevitável da engenharia eletrônica. Para compensar esse ruído e obter maior clareza, usamos uma técnica de processamento de imagem chamada ‘denoising’. Você pode não perceber, mas provavelmente já viu esse algoritmo em ação, pois é amplamente usado para melhorar a qualidade de imagem dos vídeos da internet”, finaliza o pesquisador.

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Diferença entre o arquivo original e após o processo de ‘denoising’. Foto: Universidade de Tóquio

As protagonistas do vídeo são as moléculas de fulereno, compostas por 60 átomos de carbono interligados por uma estrutura com forma de bola de futebol. O vídeo mostra elas se movimentando dentro de um nanotubo de carbono.

Embora a técnica seja útil para ver detalhes em escala atômica, a equipe afirma que o processamento só pode ser feito após a gravação do vídeo, e isso representam um problema. No entanto, os avanços no poder da computação podem ajudar a fazer o procedimento em tempo real no futuro.

Via: New Atlas