Em um comprimento de onda diferente, Nader Engheta lidera uma comunidade em luz

Tecnologia científica

Nader Engheta ficou intrigado quando recebeu um telefonema do departamento de psicologia sobre um peixe.

No início da década de 1990, Engheta, um recém-nomeado professor associado de engenharia elétrica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Penn, era um especialista respeitado em tecnologias de ondas de rádio. Mas, nos últimos anos, seu trabalho se expandiu para temas ao mesmo tempo mais excêntricos e fundamentais.

O interesse de Engheta pelas ondas eletromagnéticas não se limitava às radiofrequências, como atesta uma série de novas publicações. Alguns estudos investigaram uma gama de interações ondulatórias com uma classe de matéria conhecida como "mídia quiral", materiais com configurações moleculares que exibem qualidades de "mão direita" ou esquerda. Outros estabeleceram aplicações eletromagnéticas práticas para um ramo desconcertante da matemática chamado "cálculo fracionário", uma área com as mesmas raízes newtonianas do cálculo propriamente dito, mas uma premissa tão surpreendente quanto a sugestão de que uma família poderia incluir literalmente dois filhos e meio. .

As ondas eletromagnéticas são organizadas em um espectro de comprimentos de onda. Na extremidade mais curta do espectro estão as ondas de alta energia, como os raios-X. No meio, está o alcance limitado que vemos como luz visível. E na ponta mais longa estão os regimes de baixa energia de rádio e calor.

Os pesquisadores tendem a se concentrar em um tipo de onda ou uma seção do espectro, explorando peculiaridades e funções exclusivas de cada uma. Mas todas as ondas, eletromagnéticas ou não, compartilham as mesmas características: elas consistem em um padrão repetitivo com certa altura (amplitude), taxa de vibração (frequência) e distância entre picos (comprimento de onda). Essas qualidades podem definir um feixe de laser, uma voz de transmissão, um lago varrido pelo vento ou uma corda de violino.

Sempre soube que o conhecimento não tem fronteiras. Campos de pesquisa têm limites, mas são artificiais. Você pode trabalhar em diferentes campos. Nader Engheta, professor da Penn Engineering e vencedor da Medalha Franklin em 2023

Engheta nunca foi o tipo de estudioso que limita o escopo de sua curiosidade a um único campo de pesquisa. Ele se interessa por ondas, e seu fascínio reside igualmente na física que determina o comportamento das ondas e nas tecnologias experimentais que ultrapassam os limites dessas leis.

Então, quando Edward Pugh, um psicólogo matemático que estuda a fisiologia da percepção visual, explicou que o peixe-lua verde pode possuir uma vantagem evolucionária para enxergar debaixo d'água, Engheta ouviu.

Logo, os dois professores da Penn estavam se debruçando sobre imagens microscópicas de retinas verdes de peixes-lua.

Os olhos desse peixe contêm fotorreceptores estruturados para perceber a luz polarizada, ou ondas de luz que oscilam em uma direção uniforme. Os olhos humanos não contêm tais estruturas, incapazes de diferenciar entre as ondas de luz que vibram em vários planos – como a luz solar comum faz – e a luz que viaja perfeitamente dentro de um único plano – como a luz do sol pode depois de ricochetear em uma superfície firme. Para nós, o ambiente subaquático salobro do peixe é muito escuro e desfocado para navegar à vista. Mas algumas espécies marinhas podem usar luz polarizada que não podemos ver para se afastar do perigo e se alimentar.

Pugh, um cientista da visão, tinha dúvidas sobre óptica. Esses fotorreceptores funcionam como fibras ópticas que preservam a polarização? Engheta, especialista em antenas de rádio, mergulhou na biologia celular em busca de respostas.

Três décadas depois, em 2023, o Franklin Institute concedeu à Engheta a Medalha Benjamin Franklin, um dos reconhecimentos mais prestigiados do mundo por realizações em ciência e tecnologia. Laureado em engenharia elétrica, Engheta recebeu a honra "[f]or inovações transformadoras em engenharia de novos materiais que interagem com ondas eletromagnéticas de maneiras sem precedentes".

Esta breve citação indica uma enxurrada de contribuições científicas incomparáveis ​​que estavam no horizonte de Engheta na época em que ele estudava os peixes-lua. Nos anos seguintes, ele e Pugh estabeleceram um novo campo que chamaram de "imagens de polarização bioinspiradas", projetando e construindo uma câmera que enxergava como um peixe, tão bem ajustada que podia capturar não apenas visões subaquáticas nítidas, mas também imagens detalhadas. impressões digitais na superfície de objetos de vidro. O trabalho que Engheta faria à medida que o século 21 se aproximava tomaria uma direção muito diferente, provando ser fundamental para vários novos caminhos importantes de pesquisa.