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Cientistas do Japão criam filme holográfico usando nova tecnologia

Antes restritos à ficção, os hologramas estão um passo mais próximo de se tornar realidade graças às metassuperfícies. Entenda.

Por Rafael Battaglia 31 ago 2020, 18h15

“Ajude-me, Obi-Wan Kenobi. Você é minha única esperança.” Essa é a mensagem holográfica, gravada pela Princesa Leia e armazenada no droide R2-D2, que dá início à aventura do primeiro Star Wars, em 1977.

De Minority Report aos filmes do Homem de Ferro, os hologramas são recorrentes na ficção científica e na cultura pop em geral. Mas o uso da tecnologia na vida real é bem menos glamouroso, ficando restrito a imagens estáticas, feitas em superfícies de cartões, cédulas, figurinhas e passaportes.

Uma nova pesquisa, porém, pode ter dado um salto na evolução dessa tecnologia. Cientistas da Universidade de Agricultura e Tecnologia de Tóquio, no Japão, criaram um filme holográfico. Usando raios laser e uma metassuperfície, eles projetaram uma imagem tridimensional da Terra:

KENTARO IWAMI/ TUAT/Reprodução

Para ver o vídeo do holograma, clique aqui.

A chave para entender o fenômeno está nas tais metassuperfícies, um material de filme extremamente fino, com nanômetros de espessura – um nanômetro, vale dizer, equivale à milionésima parte de um milímetro. Esse material, por sua vez, é composto por nanoestruturas, cujo formato e organização são planejados para manipular as ondas de luz que passarem sobre elas.

Para fazer o holograma, os pesquisadores se inspiraram nos primeiros projetores cinematográficos, em que o rolo de filme passava na frente de um foco de luz e o resultado era projetado na tela. Nos hologramas, ao invés de atravessar o rolo de filme, a luz atravessa essa metassuperfície. Eles imprimiram uma matriz com 48 frames retangulares da metassuperfície, feitos, sobretudo, de ouro. A microestrutura foi arranjada em uma escala menor, inclusive, que o comprimento de onda da luz – guiando sua trajetória.

Os frames eram ligeiramente diferentes um do outro, para dar a sensação de movimento. Daí, quando o laser passava por eles, acontecia o fenômeno da difração – que é quando uma onda eletromagnética (no caso, a luz) encontra um obstáculo – e a imagem tridimensional é gerada. A reprodução foi feita em looping na velocidade de 30 frames por segundo (fps) – no cinema, o padrão clássico é de 24 fps.

No experimento, os cientistas usaram um laser de héio-neon, que gera uma luz avermelhada. No futuro, eles planejam desenvolver hologramas em mais cores, e que seja visível de qualquer ângulo. A pesquisa foi publicada no início de agosto no Optics Express, uma publicação da Optical Society of America (OSA), entidade científica dos EUA que divulga pesquisas da área de óptica e fotônica.

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O estudo, no entanto, não foi o primeira a explorar as propriedades das metassuperfícies. Em 2019, pesquisadores da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da USP, criaram hologramas a partir dessas nanoestruturas. Em formato cilíndrico, elas foram feitas com silício cristalino, que absorve pouca luz e, assim, consegue transmitir o laser com maior intensidade. O trabalho brasileiro foi destaque na OSA.

  • Breve história dos hologramas

    O holograma foi inventado em 1948 pelo físico húngaro Dennis Gabor (1900-1979). A palavra vem do grego: “holos” (“inteiro”) e “graphos” (“sinal”, “escrita”), e está relacionada com sua aplicação: a tecnologia permitir armazenar dados de forma integral, guardando informações sobre seu relevo e profundidade – ao contrário das imagens 2D convencionais.

    Para criar um holograma, são necessários dois feixes de luz: um deles deve atingir o objeto a ser retratado; o outro é projetado diretamente sobre o filme. Quando essas duas imagens se juntam, ocorre uma interferência, já que elas são diferentes. E é isso que causa a ilusão de profundidade na imagem resultante.

    Pela ideia, Gabor levou o Prêmio Nobel de Física em 1971. Mas a verdade é que, por anos, o conceito ficou apenas no campo teórico. Foi só com a criação do laser, nos anos 1960, que o holograma pôde ser posto em prática.

    Nos últimos anos, shows com hologramas de artistas que já morreram ficaram populares. Michael Jackson, Whitney Houson e Tupac Shakur, só para citar alguns.

    Mas é importante ressaltar que essas performances não são, de fato, hologramas, mas sim uma versão atualizada de um truque que existe há mais de 500 anos, em que uma imagem 2D é refletida em um vidro transparente – da mesma forma que você se vê quando olha uma vitrine de loja, por exemplo.

    Essa técnica ficou conhecida como “fantasma de Pepper” – uma homenagem ao cientista britânico John Henry Pepper, que a popularizou na segunda metade do século 19. O truque, então, passou a ser usado em teatros, parques de diversão e shows de mágica. Mas basta olhar para a imagem de perto ou mudar o ângulo de visão para que o efeito desapareça.

    Os testes feitos no Japão são promissores, mas ainda vai demorar para você poder mandar mensagens holográficas para os seus amigos. A impressora usada para fazer os 48 quadros do experimento levou seis horas e meia para fazê-los – um filme de seis minutos consumiria 800 horas de trabalho. Nem o R2-D2 aguenta.

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