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Pesquisadores da Dartmouth e da Southern Methodist University inventaram uma técnica que usa um projetor de luz especializado e um aditivo químico fotossensível para imprimir imagens bidimensionais e tridimensionais dentro de qualquer polímero. A gravação à base de luz permanece no polímero até que calor ou luz sejam aplicados, o que apaga a imagem e a deixa pronta para uso novamente. A tecnologia é destinada a qualquer situação em que ter dados visuais detalhados e precisos em um formato compacto e facilmente personalizável pode ser crítico, como planejar cirurgias e desenvolver projetos arquitetônicos.
Imagine se os médicos pudessem capturar projeções tridimensionais de exames médicos, suspendendo-os dentro de um cubo de acrílico para criar uma reprodução portátil do coração, cérebro, rins ou outros órgãos de um paciente. Então, quando a visita termina, uma rápida explosão de calor apaga a projeção e o cubo está pronto para o próximo exame.
Um novo relatório publicado na revista Chem por pesquisadores da Dartmouth e da Southern Methodist University (SMU) descreve um avanço técnico que pode permitir tais cenários e outros de ampla utilidade.
O estudo introduz uma técnica que usa um projetor de luz especializado para imprimir imagens bidimensionais e 3D dentro de qualquer polímero que contenha um aditivo químico fotossensível desenvolvido pela equipe. A gravação baseada em luz permanece no polímero até que o calor seja aplicado, o que apaga a imagem e a deixa pronta para uso novamente.
Em resumo, os pesquisadores escrevem com luz e apagam com calor ou luz, diz Ivan Aprahamian, professor e chefe de química em Dartmouth e coautor correspondente do artigo. Em ensaios de teste, os pesquisadores produziram imagens de alta resolução em polímeros que variam de filmes finos a seis polegadas de espessura.
A tecnologia é destinada a qualquer situação em que ter dados visuais detalhados e precisos em um formato compacto e facilmente personalizável pode ser crítico, diz Aprahamian, como planejar cirurgias e desenvolver projetos arquitetônicos. O dispositivo também pode ser usado para gerar imagens 3D para educação e até mesmo criar arte, diz ele.
“Isso é como uma impressão 3D reversível”, diz Aprahamian. “Você pode pegar qualquer polímero que tenha as propriedades ópticas ideais — ou seja, que seja translúcido — e aprimorá-lo com nossa chave química. Agora esse polímero é uma tela 3D. Você não precisa de headsets de realidade virtual ou instrumentação complicada. Tudo o que você precisa é do pedaço certo de plástico e da nossa tecnologia.”
Polímeros prontamente disponíveis — como um cubo de acrílico — poderiam ser transformados em um display com a adição do “interruptor” químico sensível à luz formulado por Aprahamian e Qingkai Qi, um pesquisador de pós-doutorado em Dartmouth e o primeiro autor do estudo. O interruptor consiste em um composto chamado azobenzeno que reage à luz pareada com difluoreto de boro, o que melhora as propriedades ópticas do interruptor.
Uma vez integrado a um polímero, o interruptor reage a comprimentos de onda de luz vermelha e azul emitidos por um projetor desenvolvido no laboratório de Alex Lippert, professor de química na SMU e coautor correspondente do estudo. O coautor do estudo Joshua Plank é um candidato a PhD no laboratório de Lippert. A luz vermelha age como tinta ao ativar o aditivo químico para criar a imagem, diz Aprahamian. A luz azul pode então ser usada para apagá-la.
O projetor ilumina o polímero tratado de diferentes ângulos com vários padrões de luz, explica Lippert. O produto químico fotossensível desenvolvido no laboratório de Aprahamian em Dartmouth é ativado onde esses padrões se cruzam para produzir padrões 3D. Criar projeções 3D a partir de imagens 2D, como um raio-X de tórax, significaria projetar fatias da imagem original em um cubo de polímero ou outra forma até que as fatias se combinem para formar a imagem 3D completa, diz Lippert.
Os pesquisadores conseguiram produzir imagens animadas em polímeros e o trabalho futuro gira em torno de melhorar esse processo. Enquanto isso, a tecnologia relatada na Chem pode ser desenvolvida para uso prático em sua forma atual, como para a indústria ou assistência médica.
“A ampliação requer o ajuste das propriedades do interruptor químico para melhorar a resolução, o contraste e a taxa de atualização”, diz Lippert. “O sistema do projetor pode, em princípio, ser ampliado e desenvolvido em um sistema pronto para uso com hardware automatizado e software associado para fácil uso.”
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