Nowy grafenowy czujnik podczerwieni pozwala zbudować soczewki kontaktowe z notkowizorem

fot. Per Jensen

Brzmi to jak pomysł na gadżet z Bonda albo „Mission Impossible”, ale okazuje się być całkiem realne. Dzięki odkryciu naukowców z University of Michigan możliwa będzie konstrukcja szkieł kontaktowych, które będą wzmacniały obraz w podczerwieni.

Problem z czujnikami podczerwieni jest prosty – by wykrywały promieniowanie ze średniego i dalekiego pasma, muszą być chłodzone. A to sprawia, że stają się duże, niewygodne i prądożerne. Rozwiązaniem okazuje się zastosowanie grafenu, węglowej struktury o grubości jednego atomu. Pozwala on na wykrywanie promieniowania z całego pasma podczerwieni bez dodatkowego chłodzenia.

Jednak dotąd ta właściwość grafenu nie miała praktycznego zastosowania. Problem w tym, że absorbuje on tylko 2,3 procenta padającego promieniowania. To zbyt mało, by wytworzyć sygnał elektryczny, który da się zarejestrować i wykorzystać.

Badacze z University of Michigan podeszli do sprawy trochę inaczej. Umieścili między dwiema warstwami grafenu izolację i do dolnej warstwy podłączyli prąd. Gdy promieniowanie pada na górną warstwę, wybija z niej elektron tworząc dziurę o ładunku dodatnim. Zjawisko tunelowania kwantowego sprawia, że zakłóca to przepływ prądu w drugiej warstwie grafenu, a to daje się już łatwo zmierzyć.

Grafenowy detektor podczerwieni – dwie warstwy grafenu rozdzielone izolatorem. Rys. University of Michigan

W efekcie dostajemy działający w temperaturze pokojowej czuły detektor podczerwieni, który jest mały, płaski i giętki.

Możemy sprawić, by urządzenie było supercienkie – mówi Zhaohui Zhong, jeden z autorów badania – Możemy być umieszczone na soczewce kontaktowej czy w telefonie komórkowym.

Dzięki dużemu zakresowi czułości czujnika można obserwować jednocześnie wiele pasm podczerwieni. Dotąd by uzyskać taki efekt należało połączyć trzy detektory pracujące w bliskiej, średniej i dalekiej podczerwieni.

By uzyskać noktowizor w soczewce kontaktowej potrzebny jest jeszcze wyświetlacz, który przekształci sygnały z czujnika na widzialne światło. Na razie umiemy na soczewce umieszczać pojedyncze diody, ale tylko kwestią czasu jest zbudowanie pełnego wyświetlacza.