Uma ferramenta conhecida como Single Photon Avalanche Diode, ou SPAD, permite que pesquisadores e cientistas realizem seu trabalho. Estes, entre outras coisas, podem detectar quantidades extremamente pequenas de luz com alta precisão. Portanto, neste artigo, conheceremos os SPADs, ou seja, Diodos de Avalanche de Fóton Único, o que são, por que são importantes e onde ou quais campos os utilizam. Mas antes de fazermos isso, vamos explorar o interessante mundo da detecção de luz!
O S em SPAD significa Diodo de avalanche de fóton único, que é o nome de um dispositivo específico usado para medir luz. Esta energia é convertida de um fóton (um pequeno pedaço de luz) em um sinal elétrico que podemos então ler. Os SPADs são diferentes dos detectores de luz comuns; eles podem detectar um único fóton! Isso também significa que eles são incrivelmente sensíveis e capazes de detectar luz em níveis que outros dispositivos ignorariam.
Para compreender como funcionam os SPADs, precisamos de olhar para um fenómeno denominado efeito avalanche. Cada vez que um único fóton colide com o diodo, ele gera um pequeno pulso elétrico. Esse pequeno sinal pode então causar uma “avalanche” de sinais muito maior, para que possamos observar e medir melhor a luz. Este processo exclusivo permite que os SPADs detectem bits de luz individuais com extrema precisão, equipando cientistas e outros com uma ferramenta incrivelmente poderosa para pesquisa.
Ele ainda usa luz, mas de uma maneira muito astuta e altamente sofisticada – criptografia quântica. Aqui, os SPADs são muito importantes porque podem detectar essas informações secretas muito leves. Considerando que você vai pensar aqui mesmo em sua mente que é melhor enviar uma mensagem privada. Se uma pessoa tentar visualizar esta informação secretamente, a luz mudará de maneira aberrante, de modo que apenas SPADs poderão detectá-la. É uma medida de segurança que evita que quem queira roubar a informação em questão a possa adquirir desta forma. E é também por isso que os SPADs são muito necessários para a segurança dos dados mais importantes.
Com isso em mente, os SPADs podem apenas nos permitir tirar uma foto rapidamente quando não há muita luz disponível, o que pode ser extremamente significativo para diversas aplicações. Ser capaz de ver partículas de luz individuais também as tornou potencialmente transformadoras para a fotografia, o que pode impactar a forma como percebemos e registramos o mundo. Por exemplo, no campo da ciência espacial, onde os SPADs podem ser usados para obter imagens de estrelas fracas distantes. Eles têm a capacidade de encontrar pequenas células ou tumores nos cuidados de saúde, o que facilita a detecção precoce. Isso poderia permitir pesquisas e habilitar tecnologias, capturando imagens nítidas e com pouca luz mais rápido do que nunca.
Biofotônica… Oscilação Bi/Luz em Bio… Estudo de coisas que vivem usando luz. A biofotônica utiliza um método bem estabelecido conhecido como microscopia de fluorescência. Este método ilumina certos pontos externos das células para que os cientistas possam vê-los melhor. Além disso, para este tipo de trabalho os SPADs são ideais, pois podem discriminar outras luzes de fundo indesejadas. Os pesquisadores da UC San Diego desenvolveram o C-Flow para restaurar os dados brutos da imagem em vídeos para análise – um processo que envolve a filtragem de qualquer coisa que se assemelhe a ruído. Por exemplo, na microscopia de fluorescência, os SPADs permitem aos cientistas compreender como as células funcionam e interagem com o seu ambiente.
Quando você considera isso - a luz visível é apenas uma fração muito pequena de todos os diferentes tipos de radiação eletromagnética, e mesmo dentro desta faixa inconvenientemente estreita (o “espectro visível”) há limites para o que podemos ver porque nossos olhos contêm moléculas especializadas que detectam fótons, mas esses fotodetectores evoluíram ao longo do tempo para serem sensíveis principalmente ou exclusivamente a certas cores.
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