Ostatnie publikacje wyników badań laboratoryjnych prowadzonych nad możliwością wykorzystania grafenu w noktowizorach przesądziły o rozstrzygnięciu powiązanego zdarzenia na TAK. Opracowano i przetestowano układ oparty na grafenie umożliwiający wykrywanie nawet niewielkich ilości światła, a główną barierą na drodze do wytworzenia pierwszych użytecznych prototypów jest jedynie ograniczona dokładność grafenowych czujników.
Dotychczas stosowane noktowizory są oparte na wzmacniaczu obrazu, który zamienia padającą wiązkę światła w wiązkę elektronów. Te z kolei są przyspieszane przez zewnętrzne pole elektryczne i powielane, kończąc swoją drogę na ekranie pokrytym luminoforem. Wzbudzony luminofor generuje znacznie intensywniejszą wiązkę światła. W ten sposób nawet niewielka ilość światła (np. odbite przez obserwowany przedmiot światło księżyca czy gwiazd), po odpowiednim wzmocnieniu i przejściu przez układ optyczny wystarczy do rozpoznawania obiektów w ciemności. Tego typu urządzenia posiadają dość istotną wadę – duży rozmiar wzmacniacza obrazu i źródła zasilania, koniecznych do odpowiedniego przyspieszenia elektronów. Termowizory, które podobnie jak noktowizory pozwalają widzieć w ciemnościach, tyle że w oparciu o podczerwień a nie światło widzialne, potrzebują z kolei odpowiednich układów chłodzących, które zapobiegają zakłóceniom wywołanym przez ciepło, które wydziela samo urządzenie. Zastosowanie grafenu w termo- i noktowizorach może pozwolić na zmniejszenie ich do rozmiarów niewiele większych niż dzisiejsze soczewki kontaktowe.
Badacze z University of Michigan opublikowali 16 marca bieżącego roku w czasopiśmie „Nature Nanotechnology” artykuł „Graphene photodetectors with ultra-broadband and high responsivity at room temperature”, przedstawiający wyniki badań opartego na grafenie urządzenia do wykrywania nawet niewielkich ilości padającego światła.
Urządzenie opisane w powyższej pracy składa się z dwóch warstw grafenu przedzielonych przegrodą. Fotony światła uderzając w górną warstwę grafenu wybijają z niej elektrony w kierunku dolnej, naładowanej elektrycznie warstwy. Przedostający się do dolnej warstwy, dodatkowy ładunek zmienia prąd w niej płynący, co można zmierzyć i na tej podstawie odtworzyć informację o długości fali promieniowania jakie padło na górną warstwę grafenu. Chociaż grafen absorbuje zaledwie 2,3% padającego promieniowania, jego właściwość polegająca na możliwości absorbowania promieniowania o szerokim zakresie długości, pozwala na wykrywanie promieniowania z wielu źródeł, co powoduje, że skonstruowany w oparciu o powyższą zasadę noktowizor mógłby być bardzo czuły.
Do tej pory przeprowadzono doświadczenia z użyciem próbki o niewielkim rozmiarze przy detekcji podczerwieni. Jak podaje jeden z badaczy biorących udział w projekcie, Zhaohui Zhong, na drodze do komercjalizacji badań należy wielokrotnie poprawić dokładność i czułość grafenowych czujników. Badacze po uzyskaniu wsparcia mają zamiar kontynuować projekt, twierdząc, że opracowane urządzenie może znaleźć zastosowania nie tylko w noktowizorach przystosowanych dla ludzkiego oka, ale także w aparatach smartfonów, do robienia zdjęć w ciemności, czy do pokrycia szyb w samochodach dla ułatwienia jazdy w godzinach nocnych.
Artykuł dotyczy rozstrzygnięcia zdarzenia Noktowizory I. Zachęcamy do dyskutowania artykułu i rozstrzygnięcia w komentarzach na stronie zdarzenia.
Bibliografia:
http://www.nature.com/nnano/journal/v9/n4/pdf/nnano.2014.31.pdf
http://www.newstatesman.com/future-proof/2014/04/graphene-contact-lenses-could-give-everyone-night-vision
http://www.wired.com/2014/04/night-vision-contact-lenses/
http://pl.wikipedia.org/wiki/Przetwornik_obrazu
Powrót
