Wanneer u uw verloren sleutels doorzoekt met een flitslamp, wanneer vleermuizen tijdens hun nachtvlucht obstakels detecteren, of wanneer autoradars andere auto's op de weg lokaliseren, hetzelfde fysieke principe werkt. Of het nu licht is, geluid, of een elektromagnetische golf in het algemeen, een sondestraal wordt vooruit gestuurd, en een gereflecteerde golf van dezelfde soort voert de relevante informatie terug naar de detector.

Dat verklaart ook waarom stealth-vliegtuigen aan radars kunnen ontsnappen:door radarenergie te absorberen, er wordt geen signaal teruggekaatst, en ze worden onzichtbaar. De geabsorbeerde energie wordt vervolgens omgezet in warmte die tot nu toe als "nutteloos" werd beschouwd, alleen om de doeltemperatuur te verhogen.

Onderzoekers van het Centrum voor Zachte en Levende Materie, binnen het Instituut voor Basiswetenschappen (IBS, Zuid-Korea) ontdekte dat de temperatuurstijging die door de sondestraal wordt veroorzaakt, kan worden gebruikt om op zich een signaal te genereren voor het detecteren van objecten.

Opmerkelijk, deze zogenaamde "actieve thermische detectie" maakt beeldvorming met superresolutie op alle schalen mogelijk, vergeleken met conventionele technieken waarvan de toepassing beperkt is tot alleen microkopie. Superresolutie onthult de kleine details van een afbeelding, waardoor het mogelijk is om eerder verborgen figuren op te lossen.

François Amblard, de tweede auteur van de studie ( Natuurcommunicatie , "Superresolutie geleverd door de willekeurig sterke superlineariteit van de blackbody-straling") zegt:"Niemand heeft geprobeerd thermische straling te gebruiken voor superresolutie, ook al is dit signaal zo merkbaar dat het niet kan worden gemist. Ons eerste en bedrieglijk eenvoudige idee is om objecten te detecteren met hun duidelijke signaal, de warmtestraling."

Wanneer een object wordt verlicht door een sondestraal met voldoende energie om de temperatuur te laten stijgen, zijn thermische straling stijgt. In feite, we kunnen de toepassing van een dergelijke temperatuurstijging in ons dagelijks leven vinden, bijv. voor het screenen van koortsige passagiers bij luchthavencontroles. Wanneer een object een temperatuurstijging ondergaat, het zendt een intense warmtestraling uit.

De onderzoekers hebben theoretisch de superlineariteit van thermische straling geverifieerd. Ze gaven een exacte kwantificering van het aantal fotonen dat door een verwarmd object wordt uitgezonden en toonden aan dat zelfs een kleine temperatuurstijging al een enorme verandering in de emissie van licht tot gevolg had. Dit proces, samen met actieve verwarming en een detectieschema, zou kunnen helpen bij het detecteren van objecten met een zeer hoge resolutie.

Bovendien, de superresolutiefactor kan willekeurig worden verhoogd als een voldoende hoge temperatuur wordt bereikt. "Onze theorie voorspelt dat het ruimtelijke profiel van de emissie willekeurig smal kan worden gemaakt, wat leidt tot een verbeterde lokalisatie van objecten, en zelfs in principe tot een willekeurig grote superresolutie. Men verwacht dan in staat te zijn om twee nabije doelen beter op te lossen, of om de vorm van een doel beter te detecteren, " verklaart, Guillaume Graciani, de eerste auteur van de studie.

Dankzij superresolutietechnieken konden we zien wat voorheen ongezien was, maar zijn magie heeft tot nu toe alleen in microscopie gewerkt. Opmerkelijk, deze studie presenteert de thermische straling en zijn intrinsieke superlineariteit als een universele manier om objecten op alle schalen superop te lossen, van microscopische beeldvorming tot vliegende objecten zoals vliegtuigen.

De actieve thermische detectie vindt ook toepassingen in thermische beeldvorming voor niet-destructief testen, Lidar- en radartechnologieën voor zelfrijdende auto's, detectie op middellange of lange afstand van stealth-objecten. Het opent ook een nieuw toepassingsgebied voor de meest recente thermische fotodetectoren, zoals supergeleidende nanodraaddetectoren met één foton of HgCdTe lawinefotodiodes.

Eindelijk, nieuw soort thermische sondes kunnen worden ontworpen voor super-opgeloste thermische detectie of beeldvorming op microscopisch kleine schaal.