Физики создали камеру, способную видеть все виды излучения

Физики создали камеру, способную видеть все виды излучения

Квантовые точки и графен помогли физикам из Испании создать "всевидящую" камеру, способную получать фотографии одновременно в оптическом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

"В целом, у наших устройств огромный потенциал. Их можно использовать для самых разных целей, начиная с камер систем безопасности, смартфонов и противопожарных систем и заканчивая системами ночного видения, "зрением" для автомобилей и систем наблюдения за окружающей средой", — Франк Коппенс (Frank Koppens) из Института науки и технологий Барселоны (Испания).

Создание камеры, способной получать картинки в "невидимых" для нас частях электромагнитного спектра, не является чем-то новым для физиков – подобные цифровые устройства, установленные на борту многих спутников и телескопов, появились еще в конце прошлого века. Благодаря им мы каждый день можем видеть новые фотографии галактик, туманностей и прочих объектов, полученных "Чандрой", "Спитцером", "Ферми" и другими космическими обсерваториями.

Проблема, как рассказывает Коппенс, заключается в том, что все эти матрицы изготовлены не из кремния, а из других полупроводников и прочих материалов, производство которых в промышленных масштабах невозможно или крайне дорого. По этой причине современные камеры телефонов и цифровые фотоаппараты не могут получать фотографии в полной темноте или делать ультрафиолетовые фотографии Солнца.

Коппенс и его коллеги решили эту проблему, соединив обычную кремниевую камеру с двумя новыми наноматериалами – графеном, "нобелевским" углеродом, и квантовыми точками из сульфида свинца.

Их камера представляет собой своеобразный "бутерброд" из трех слоев. Первым из них является обычная светочувствительная матрица с разрешением в 388 на 288 пикселей, поверх которой наклеивается пленка из чистого графена, куда, в свою очередь, наносятся квантовые точки. Графен и точки прозрачны для видимого излучения, но они реагируют на инфракрасный и ультрафиолетовый свет и преобразуют его в электрические колебания, "понятные" для матрицы.

"Для изготовления этих матриц не требуется дорогие материалы или сложные методики их выращивания. Наша технология позволяет достаточно дешево и легко создавать их при комнатной температуре, давлении и других параметрах, что заметно снижает цены на производство. Кроме того, эти матрицы легко встраивать в другие кремниевые чипы", — добавляет Стин Гуссенс (Stijn Goossens), коллега Коппенса.

В качестве демонстрации работоспособности этой "всевидящей" камеры ученые получили фотографии ночного неба и показали, что ее можно использовать в качестве устройства ночного видения, не нуждающегося в "подсветке" всех окружающих предметов ИК-излучателем, как современные приборы аналогичного рода. Кроме того, ученые получили снимки различных предметов, подсвеченных ультрафиолетовой лампой, фотографируя их во всех трех диапазонах.

Как отмечают физики, подобные матрицы уже сейчас можно имплантировать в сотовые телефоны и другие виды цифровой техники, значительно расширив их "кругозор" и дав им возможность решать совершенно новые задачи.