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:
 

Nejčtenější

Unikla hesla rekordních 773 milionů uživatelů. Najdete tam to svoje?

Není heslo jako heslo. Či spíše heslo jako heslo vlastně ani není heslo.

Více než miliarda unikátních kombinací e-mailu a hesla unikla na web v zatím rekordní databázi přístupových údajů....

Jeden „drát“ by stačil pro celou ČR. Nové elektrické vedení láme rekordy

Transformátor pro 1 110 kV vedení v Číně, který postavila firma Siemens. Na...

Provozovatel čínské přenosové sítě spustil nejvýkonnější a nejdelší vedení světa. Putuje jím elektřina o napětí více...

Nájemný vrah doplatil na svůj koníček, udaly jej chytré sportovní hodinky

Mark Fellows na snímku z desetikilometrového závodu v Manchesteru v roce 2015

Britský běžec a cyklista Mark Fellows byl odsouzen k doživotnímu trestu za dvojnásobnou vraždu. K jeho odhalení a...

Tito lidé neexistují. Počítač si je vymyslel, napodobí rasu i vlasy

Fotografie neexistujících celebrit generované neuronovou sítí Nvidia na základě...

Podívejte se na fotky lidí, které jste nikdy nepotkali a nepotkáte. Počítač si je totiž vymyslel. Generativní...

Jak ze soustruhu. Vypadá neuvěřitelně, ale ledový disk vznikl přirozeně

V americké řece Presumpscot plave ledový disk

Na řece Presumpscot v americkém státě Maine vznikl extrémně velký rotující ledový disk. Vypadá možná nepřirozeně, ale...

Další z rubriky

VIDEA ROKU: Obří vzducholoď nad Prahou i podvod v ruské televizi

Vyhlídkový let vzducholodi Zeppelin NT nad Prahou.

Nejsledovanějšími videi na Technet.cz se za rok 2018 staly záběry z obří vzducholodě nad Prahou, klip se skartací...

U Sony mi nacpali mikrofony do uší a já pochopil nadšení slavného rapera

360 Reality Audio

Hudební hvězda Pharrell Williams přišel na tiskovou konferenci Sony na veletrhu CES podpořit nový projekt 360 Reality...

Změna v TV vysílání se blíží. Vše, co musíte vědět o přechodu na DVB-T2

Nelamte si s DVB-T2 hlavu. Vše podstatné se dozvíte níže.

Informační kampaň k přechodu na nový standard pozemního televizního vysílání DVB-T2 může stát až 350 milionů korun. V...

Porodní dům v ČR: Bude stejně úspěšný jako v zahraničí?
Porodní dům v ČR: Bude stejně úspěšný jako v zahraničí?

Nikdy nelze přesně naplánovat, jak bude porod probíhat. V zahraničí už řadu let fungují porodní domy jako alternativa klasické porodnice a domácího porodu. Jaké jsou přínosy a rizika těchto zařízení?

Najdete na iDNES.cz