Gennembrud kan muliggøre billigere infrarøde kameraer

Der er en hel verden, vores øjne savner, skjult i lysbølgelængderne, som menneskelige øjne ikke kan se. Men infrarøde kameraer kan opfange det hemmelige lys, der udsendes, når planter fotosyntetiserer, som kølige stjerner brænder og batterierne bliver varme. De kan se gennem røg og tåge og plastik.

Men infrarøde kameraer er meget dyrere end dem i synligt lys; infrarødt lys er mindre end synligt lys, gør det sværere at fange. Et nyt gennembrud af forskere ved University of Chicago, imidlertid, kan en dag føre til meget mere omkostningseffektive infrarøde kameraer-hvilket igen kan muliggøre infrarøde kameraer til almindelig forbrugerelektronik som telefoner, samt sensorer til at hjælpe autonome biler med at se deres omgivelser mere præcist.

"Traditionelle metoder til at lave infrarøde kameraer er meget dyre, både i materialer og tid, men denne metode er meget hurtigere og tilbyder fremragende ydeevne, "sagde postdoktorforsker Xin Tang, den første forfatter på en undersøgelse, der udkom 25. februar i Natur fotonik .

"Derfor er vi så begejstrede for den potentielle kommercielle effekt, "sagde medforfatter Philippe Guyot-Sionnest, professor i fysik og kemi.

Dagens infrarøde kameraer fremstilles ved successivt at lægge flere lag halvledere ned-en vanskelig og fejlbehæftet proces, der gør dem for dyre til at gå ind i det meste forbrugerelektronik.

Guyot-Sionnests laboratorium henvendte sig i stedet til kvantepunkter-små nanopartikler, der kun var få nanometer store. (En nanometer er, hvor meget dine negle vokser pr. sekund.) På den skala har de ulige egenskaber, der ændrer sig afhængigt af deres størrelse, som forskere kan kontrollere ved at indstille partiklen til den rigtige størrelse. I dette tilfælde, kvanteprikker kan indstilles til at opfange bølgelængder af infrarødt lys.

Denne 'afstemning' er vigtig for kameraer, fordi de skal opfange forskellige dele af det infrarøde spektrum. "Indsamling af flere bølgelængder i det infrarøde giver dig mere spektral information-det er som at tilføje farve til sort-hvidt tv, "Tang forklaret." Kortbølge giver dig information om tekstur og kemisk sammensætning; midtbølge giver dig temperatur. "

De tilpassede kvanteprikkerne, så de havde en formel til at detektere kortbølget infrarød og en for mellembølgeinfrarød. Derefter lagde de begge sammen oven på en siliciumskive.

Det resulterende kamera fungerer ekstremt godt og er meget lettere at producere. "Det er en meget enkel proces, "Sagde Tang." Du tager et bæger, injicere en opløsning, injicer en anden opløsning, vent fem til 10 minutter, og du har en ny løsning, der let kan fremstilles til en funktionel enhed. "

Der er mange potentielle anvendelsesmuligheder for billige infrarøde kameraer, sagde forskerne, herunder autonome køretøjer som er afhængige af sensorer til at scanne vejen og omgivelserne. Infrarød kan registrere varmesignaturer fra levende væsener og se gennem tåge eller dis, så bilingeniører ville elske at inkludere dem, men omkostningerne er uoverkommelige.

De ville være nyttige for forskere, også. "Hvis jeg ville købe en infrarød detektor til mit laboratorium i dag, det ville koste mig $ 25, 000 eller mere, " sagde Guyot-Sionnest. "Men de ville være meget nyttige i mange discipliner. For eksempel, proteiner afgiver signaler i infrarød, som en biolog let ville spore. "