Forskere arbejder på at skabe infrarøde detektorer til hugormlignende nattesyn

Ligesom nogle slanger bruger infrarød til at "se" om natten, Forskere fra University of Central Florida arbejder på at skabe lignende hugormesyn for at forbedre følsomheden af ​​nattesynskameraer.

Evnen til at forbedre nattesynskapaciteterne kan have konsekvenser for at forbedre det, der kan ses i rummet, i kemiske og biologiske katastrofeområder, og på slagmarken.

En undersøgelse, der beskriver UCF-forskernes nattesynsarbejde, forekom for nylig i tidsskriftet Naturkommunikation .

"Med den infrarøde detektor, vi har udviklet, du kan udtrække flere oplysninger fra det objekt, du ser på i mørket, "sagde Debashis Chanda, en lektor i UCF's NanoScience Technology Center og undersøgelsens hovedforsker.

"Sige, du kigger på nogen om natten gennem nattsynsbriller. Du kigger på hans infrarøde signatur, som kommer over hele hans krop. Han kan have et skjult våben, der udsender en anden bølgelængde af infrarødt lys, men du kan ikke se, at selv med en i øjeblikket tilgængelig, dyrt, kryogenkølet kamera. "

Den infrarøde detektor udviklet af Chanda og hans team, imidlertid, ikke brug for flydende nitrogen til at køle det ned til ekstreme -321 grader for at være følsom nok til at detektere forskellige bølgelængder af infrarødt lys. Det fungerer også meget hurtigere end eksisterende nattesynskameraer, der ikke kræver køling, men er langsomme til at behandle billeder.

Mennesker ser lys i det elektromagnetiske spektrum, der har bølgelængder, der er fra cirka 400 til 700 nanometer lange, som er kendt som det synlige lysspektrum.

I denne forskning, Chanda og hans team arbejdede med meget længere bølgelængder, der strækker sig til omkring 16, 000 nanometer.

Det gør det muligt for UCF -detektoren at skelne de forskellige bølgelængder i det usynlige infrarøde domæne. Det gør det ved at udvælge forskellige objekter, der udsender forskellige bølgelængder.

Nuværende nattesynskameraer kan ikke isolere de forskellige objekter baseret på deres adskilte infrarøde bølgelængder og i stedet integrere eller klumpe bølgelængderne sammen, så hvad der kan være flere separate objekter, kun ses som en gennem den infrarøde linse.

"Dette er en af ​​de første demonstrationer af faktisk dynamisk afstemning af detektors spektrale respons eller, med andre ord, vælge hvilken infrarød 'farve' du vil se, "Sagde Chanda.

Med den nye teknologi, yderligere infrarøde "farver" kan tildeles genstande, der afspejler forskellige bølgelængder af infrarødt lys, ud over standardfarverne i enten grøn, orange eller sort set i nattesyn, Sagde Chanda.

For astronomer, dette betyder potentialet for at få nye teleskoper, der kan se oplysninger, der tidligere var usynlige i det infrarøde domæne. For områder med kemisk og biologisk katastrofe, eller endda overvåge forurening, det betyder at tage et billede for at modtage en spektral analyse af de gasser, der er til stede i et område, såsom kulilte eller kuldioxid, baseret på, hvordan infrarødt lys reagerer med kemiske molekyler.

Tricket til at udvikle den nye meget følsomme, men ukølet infrarød detektor konstruerede det todimensionale nanomateriale grafen til et materiale, der kan bære en elektrisk strøm.

Forskerne opnåede dette ved at designe materialet til at være asymmetrisk, så temperaturforskellen fra absorberet lys, der ramte de forskellige materialedele, fik elektroner til at strømme fra den ene side til den anden, skaber dermed en spænding.

Processen blev også verificeret ved hjælp af en model udviklet af studieforfatter Michael N. Leuenberger, en professor i UCF's NanoScience Technology Center med fælles ansættelser i Institut for Fysik og College of Optics and Photonics.

Detektorens evne til at fange et billede blev testet en pixel ad gangen.

Enheden er ikke kommercielt tilgængelig, men kan en dag integreres i kameraer og teleskoper.