Любя камера сможет видеть и снимать прямо сквозь стены: помогут особые квантовые точки
Ученые смогли создать датчики, "видящие" предметы в коротковолновом инфракрасном свете, — диапазоне, недоступном человеческому глазу. Работают они благодаря нетоксичным полупроводниковым частицам.
Исследователи из Института фотонных наук (ICFO) и компании Qurv разработали новый тип квантовых точек, в составе которых нет токсичных веществ, а его превосходные характеристики в SWIR-диапазоне сделают работу любой камеры гораздо лучше, пишет Interesting engineering.
Коротковолновый инфракрасный свет (SWIR) невидим для человеческих глаз, но он может проникать сквозь туман и дым, а потому его можно использовать для обнаружения определенных материалов, которые не отражают свет так, как мы к тому привыкли. Технология, помогающая наделить устройства функцией SWIR, основывается на коллоидных квантовых точках (ККТ). Это крошечные полупроводниковые частицы, которые можно настроить на излучение или поглощение света с разными длинами волн, что делает их идеальными для использования в датчиках SWIR.
Однако есть одно серьезное препятствие на пути использования ККТ в устройствах для массового рынка, так как точки содержат тяжелые металлы вроде свинца или ртути. Эти металлы не только токсичные, но и дорогостоящие, что повлияет на себестоимость самих сенсоров. Ученым из ICFO и Qurv удалось решить эту проблему, разработав новый метод синтеза квантовых точек теллурида серебра (Ag2Te), не содержащих ядовитый газ фосфин. Эти квантовые точки нетоксичны и обладают превосходными оптическими свойствами, что делает их идеальными для использования в датчиках SWIR и камерах.
Стоит отметить, что фосфин — высокотоксичный газ, обычно используемый при синтезе ККТ, но он также может оказывать пагубное влияние на оптические свойства квантовых точек. Исключив фосфин из процесса синтеза, исследователи получили квантовые точки Ag2Te с высоким качеством и производительностью.
Затем они использовали новые квантовые точки Ag2Te для изготовления SWIR-фотодетектора. Устройство продемонстрировало отличные характеристики: спектральный диапазон от 350 до 1600 нм, линейный динамический диапазон, превышающий 118 дБ, и обнаруживаемость при комнатной температуре порядка 1012 Джонса.
Позже были привлечены эксперты компании Qurv, чтобы создать SWIR-сенсор для сканера изображений. В итоге, им удалось визуализировать непрозрачное содержимое пластиковых бутылок в видимом диапазоне света.
По мнению исследователей, датчики SWIR можно интегрировать в датчики LiDAR для обеспечения трехмерного изображения, а также расширить возможности приложений виртуальной реальности.
Разработка нетоксичных, высокопроизводительных SWIR ККТ — это прорыв, который потенциально может произвести революцию во многих отраслях промышленности. Эти квантовые точки могут быть использованы для разработки новых SWIR-сенсоров с тем, чтобы оснастить ими смарт-автомобили, роботов, бытовую и медицинскую электронику.
Ранее мы сообщали о том, что создан особый датчик для радиосвязи дальнего действия. Он использует так называемые "атомы Ридберга" — очень чувствительные к электромагнитным полям, что обеспечивает связь на больших расстояниях.