Nový snímač nepotřebuje blesk a za šera nešumí. Stačilo použít grafen

aktualizováno 
Vyměnili jsme křemík ve snímacím čipu za grafen a dosáhli jsme tisíckrát vyšší citlivosti. Takto lakonicky by mohli výzkumníci z technologické univerzity Nanyang v Singapuru shrnout svůj několikaletý výzkum. Ale tak jednoduché to není.

Profesor Nanyangské univerity Wang Qijie ukazuje grafenový snímač. | foto: ntu.edu.sg

Grafen tvoří zjednodušeně řečeno atomy uhlíku poskládané do podobného tvaru jako včelí plástve. Patří k nejpevnějším materiálům na světě a nyní se vědcům podařilo vytvořit z něj velice výkonný snímač. Ten podle svých tvůrců zvládne pracovat až s tisíckrát vyšší citlivostí, než mají snímače na bázi křemíku. A jako bonus při práci spotřebuje jen desetinu energie. Snímač přitom umí zaznamenat jak viditelné světlo, tak infračervené záření a měl by být do určité míry ohebný.

Grafen

Grafen v současnosti představuje nejtenčí a zároveň nejpevnější materiál na světě. Je výborným vodičem elektrického proudu, nejlepším známým vodičem tepla a je propustný pro světlo. Do budoucna by mohl být využit například pro výrobu některých elektronických součástek, zejména velmi rychlých tranzistorů. Mohl by také posloužit při studiu podmínek panujících v blízkosti černých děr.

Znázornění struktury grafenu, supertenké formy uhlíku.

Struktura Grafenu

Byl objeven Andre Geimem a Konstantinem Novoselovem teprve v roce 2004. O šest let později za něj získali Nobelovu cenu.

Tato technologie by mohla znamenat poměrně značný převrat ve fotografickém průmyslu, ale musí se nejdříve vymyslet, jak ji převést do komerční výroby.

Nebude to přitom zase až tak jednoduché. Zmíněné vlastnosti se totiž grafenu podařilo vtisknout díky manipulaci se strukturou materiálu. To je poměrně složitý proces, protože je třeba pracovat s velice malými rozměry. Výzkumný tým musel nejdříve mechanicky vyjmout grafen a pak jej vložit pinzetou na křemík. Z toho vyplývá, že nebude možné touto novou technologií jednoduše nahradit současnou výrobu snímacích čipů postavených na křemíkové bázi.

Způsob zmíněné úpravy zveřejnili vědci na konci dubna v odborném časopise Nature Communication. Popisují tam, jak speciální úpravou grafenu dokážou vytvořit detektor, který je citlivý na světlo a je možné u něj měnit frekvenční pásmo, na které reaguje. Využívá se přitom tranzistor s grafenovým kanálem, který je pokrytý titanem. Poté, co je část titanu odstraněna, vznikne fotocitlivá struktura, píše server sciencerecorder.com.

V tiskové zprávě pak profesor Nanyangské univerity Wang Qijie popisuje, jak v praxi celý proces funguje. "Vytvořená nanostruktura grafenu jakoby uvězní na delší dobu světlem vybuzené elektrony, což způsobí, že je získán mnohem silnější signál. Ten pak může být převeden na obraz stejně, jako je tomu u digitálního fotoaparátu," přibližuje proces Wang Qijie. Výzkum, který trval dva roky, zatím stál 200 tisíc dolarů (zhruba čtyři miliony korun).

Právě zachycený elektron je klíčovým prvkem vysoké citlivosti grafenu, což výrazně překonává efektivitu klasických CMOS a CCD čipů. Čím silnější signál z "uvězněných" elektronů lze získat, tím čistší a ostřejší je výsledný snímek.

"Výkon našeho grafenového senzoru může být dále vylepšen úpravou nanostruktury grafenu například o vyšší rychlost odezvy," myslí si Wang Qijie.

Ve fotoaparátech i družicích

Pokud se vše podaří dotáhnout do konce, dá se očekávat nasazení této technologie nejen v oblasti spotřební elektroniky. Tyto vlastnosti se budou hodit i při profesionálním nasazení ve vojenství, bezpečnostním průmyslu či při kosmickém výzkumu a v komunikacích. Tam by nová technologie mohla být součástí optických sítí.

Nahrávat by tomu mohla i cena, která by při zvládnutí sériové výroby mohla být až pětkrát levnější než současné technologie.

Autor:

50. výročí přistání na Měsící

Americký kosmický let Apollo 11 splnil svoji misi 20. července 1969. Na povrch Měsíce jako první člověk vstoupil velitel posádky Neil Armstrong. Doprovázel jej Edwin "Buzz" Aldrin, zatímco Michael Collins zůstal na palubě vesmírné lodi.

Téma Apollo 11 v článcích Technet.cz:
O čem si povídali kosmonauti Apolla 11. Poslechněte si tisíce hodin „ticha“
Co kdyby Apollo 11 zůstalo na Měsíci? Pohřbili by je přes rádio zaživa
Vlajky na Měsíci stále stojí. Podívejte se na důkaz ze sondy LRO

Nejčtenější

U Prochorovky to bylo jinak. Němci nám kradou tankovou bitvu, zuří Rusko

U Prochorovky se v červenci 1943 odehrála jedna z největších tankových bitev.

Nejslavnější tanková bitva u Prochorovky je ruská propaganda, napsal Die Welt s odkazem na zjištění německých a...

K síti se připojila největší solární elektrárna. Rekord dlouho nevydrží

Pohled na elektrárnu Nur Abú Zabí ze vzduchu

Ve Spojených arabských emirátech k začátku července spustili největší fotovoltaickou elektrárnu na světě. Má maximální...

Amatérský astronom vyfotografoval supertajný americký raketoplán X-37B

Americký raketoplán X-37B na orbitě

Nizozemský pozorovatel satelitů a vědecký novinář Ralf Vandebergh nejspíš udělal nejlepší fotku svého života. Podařilo...

Jeho formule chtěl každý. Autor slavných vystřihovánek slaví devadesátiny

Richard Vyškovský se svým modelem cisternové stříkačky CAS 32 na podvozku Tatra...

Richard Vyškovský je pro laickou veřejnost nepříliš známé jméno, v modelářské komunitě je však doslova celebritou. S...

Největší dobrodružství 20. století začalo o tři čtvrtě sekundy později

Tři Američané právě odstartovali na misi, kterou bedlivě sleduje celý svět.

Ani ostřílený hlasatel vesmírného střediska na Mysu Canaveral nedokáže zakrýt pohnutí. Je 16. července 1969, 9:32 ráno...

Další z rubriky

Před nabíjením přetrhněte. Sluchátka Huawei dobijete přímo z telefonu

Huawei FreeLace

Za pár minut je nabijete na hodiny poslechu, energii dočerpají i z konektoru telefonu. Huawei FreeLace jsou překvapivě...

Statisíce posluchačů přišly o svá internetová rádia, náprava je pomalá

DAB rádio Pure Oasis Flow

Mnoha posluchačům internetových rádií zmizely předvolené stanice i jimi přidané streamy. Největší výrobce čipů pro...

Spotify má sto milionů platících uživatelů, kupuje firmy na podcasty

Aplikace Spotify.

Populární streamovací hudební služba Spotify se rozrostla i na indický trh, kde za první týden přilákala milion...

Letní pohledy ke stažení: Vytiskněte, vymalujte a pošlete
Letní pohledy ke stažení: Vytiskněte, vymalujte a pošlete

Chcete někomu udělat radost pohledem, který domalujete a vybarvíte s dětmi? Připravili jsme celou sérii, kterou si zdarma stáhnete. Využít ji mohou i účastníci našeho Letního kolotoče.

Najdete na iDNES.cz