I ricercatori dell'Australian National University (ANU) hanno sviluppato un nuovo modo per creare un ologramma quasi perfetto nella quasi oscurità.

Gli ologrammi ottici sono un modo intelligente per produrre un'immagine 3D di un oggetto. Hanno una serie di usi:proteggere le nostre carte d'identità dalla contraffazione, all'imaging in tempo reale delle cellule viventi.

La nuova svolta consentirà agli ologrammi di svolgere queste funzioni vitali e molto altro con molta meno luce.

Secondo il dottor Steve Lee, la qualità di un ologramma ottico è spesso legata alla luminosità della luce laser.

"Così ci siamo chiesti, come possiamo creare un ologramma ottico nell'oscurità quasi completa?" ha detto il dottor Lee.

"Di solito, se crei un ologramma ottico usando una luce estremamente bassa, l'ologramma apparirà molto granuloso, " ha detto il dottor Lee.

"Chiamiamo questa granulosità il 'limite del rumore di sparo', che si verifica anche quando chiudi gli occhi di notte. Le macchioline di luce che vedi sono in realtà dove il tuo occhio è limitato dal rumore di sparo".

Il team di ricerca ha trovato un modo per aggirare questo problema utilizzando l'apprendimento automatico.

"Abbiamo dimostrato che utilizzando pochissima luce, quasi nero come la pece a velocità di imaging inferiori al millisecondo, possiamo ancora ripristinare un ologramma in condizioni quasi perfette".

L'autore principale dello studio, Zhiduo Zhang, lo descrive come come restaurare una vecchia foto sgranata.

"I dettagli nella foto, proprio come un pezzo di opera d'arte storica, possono essere recuperati da un esperto, ", ha detto il signor Zhang.

"Qui, il nostro esperto è una macchina chiamata Holo-UNet. La macchina padroneggia l'aspetto di un ologramma ideale attraverso migliaia di cicli di apprendimento. Dopo l'allenamento, mostriamo quindi alla macchina un ologramma con molte informazioni ottiche mancanti. Proprio come un maestro pittore, la macchina ricorda come riempire digitalmente quei fotoni mancanti e quindi ripristinare l'ologramma a condizioni quasi perfette."

I risultati dello studio potrebbero avere importanti implicazioni per l'imaging biologico.

"Le cellule biologiche sono molto sensibili alla luce e possono essere facilmente danneggiate, " ha detto il dottor Lee.

"I microscopi ottici esistenti realizzano immagini 3D delle cellule utilizzando la luce concentrata, il che non è l'ideale. Il nostro metodo può essere utilizzato per tracciare le cellule per lunghi periodi di tempo in condizioni di oscurità quasi completa senza preoccuparsi dei danni causati dalla luce alle cellule. Ora possiamo anche registra ologrammi di cellule vive in meno di un centesimo di secondo con pochissima luce, e vedere eventi come la divisione cellulare con molta maggiore chiarezza."

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Ottica biomedica Express .