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Ao iluminar uma superfície de amostra com pulsos curtos de feixe de laser, é possível filmar sequências de várias reações químicas e físicas. Uma equipe de pesquisa que incluía pesquisadores da Universidade de Gotemburgo desenvolveu agora a câmera a laser single-shot mais rápida do mundo, que é pelo menos mil vezes mais rápida do que os equipamentos mais modernos para diagnóstico de combustão. A descoberta tem um significado enorme para estudar a combustão ultrarrápida de hidrocarbonetos.
O que acontece com um material que é queimado em diferentes condições? Para investigar essa questão, os pesquisadores usam uma câmera a laser que fotografa o material em uma camada bidimensional, conhecida como LS CUP (single-shot laser sheet compacted ultrafast photography). Ao observar a amostra de lado, é possível ver quais reações e emissões ocorrem ao longo do tempo e do espaço. Os pesquisadores usaram o LS-CUP para estudar a combustão de vários hidrocarbonetos.
12,5 bilhões de imagens por segundo
Físicos da Universidade de Gotemburgo, juntamente com colegas nos Estados Unidos e na Alemanha, desenvolveram uma câmera a laser ultrarrápida que pode criar vídeos com uma velocidade recorde de 12,5 bilhões de imagens por segundo, o que é pelo menos mil vezes mais rápido do que os melhores da atualidade. equipamentos a laser. Isso permitiu que os pesquisadores ilustrassem a combustão com uma resolução de tempo nunca antes alcançada.
“Quanto mais fotos forem tiradas, mais precisamente poderemos acompanhar o curso dos eventos. A combustão de hidrocarbonetos produz partículas de fuligem de tamanho nano, vários fenômenos de luz e hidrocarbonetos aromáticos policíclicos, PAH, que são perigosos para o meio ambiente”, disse Yogeshwar Nath Mishra, que foi um dos pesquisadores da Universidade de Gotemburgo e que agora apresenta os resultados em um artigo científico na revista Luz: Ciência e Aplicações.
Partículas de fuligem de curta duração
Partículas de fuligem de hidrocarbonetos constituem 70% do material no espaço interestelar e também são nanomateriais interessantes com aplicações em eletrônica e energia. Partículas de fuligem e hidrocarbonetos aromáticos têm vida extremamente curta, com uma vida útil medida em nanossegundos quando queimam. A combustão é caracterizada por reações extremamente rápidas que não se repetem. Estudar a combustão requer métodos ultrarrápidos para capturar imagens, que os pesquisadores conseguiram agora com esta nova câmera a laser.
“Antes, surgiam problemas quando a câmera era limitada a alguns milhões de imagens por segundo. A produção de imagens bidimensionais de diferentes tipos de combustão exigia pulsos de laser repetidos, o que afetava a temperatura de combustão quando o laser adicionava energia”, diz Yogeshwar Nath Mishra .
Aplicação em muitos campos de pesquisa
A nova câmera a laser tira uma foto única com um único pulso de laser. A velocidade da imagem é de até 10 bilhões de imagens por segundo e pode ser facilmente adaptada para observar todos os tipos de sinais induzidos por laser ao longo da vida útil da partícula. As aplicações vão muito além da pesquisa de combustão e podem ser usadas amplamente em física, química, biologia e medicina, energia e pesquisa ambiental.
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