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

Na Měsíci je život. Pochází ze Země, zanesla jej tam izraelská havárie

Na Měsíci je nyní tisíce želvušek (Milnesium tardigradum), které přežijí...

Člověk na Měsíc nevkročil od roku 1972. Přesto lze říci, že na něm je pozemský život. Izraelská sonda Berešit totiž na...

Co zabilo turisty v Tatrách? Výboj, který urazí miliony metrů za sekundu

Ilustrační snímek

Pět lidí zemřelo a tři desítky jsou zraněny. To vše dokázal způsobit „jen obyčejný“ blesk. Změny, které jsou potřeba...

„Opravdu všichni přežili?“ Pilot bez motorů zázračně přistál v kukuřici

Let SV R178 společnosti Ural Airlines po úspěšném nouzovém přistání v...

„Zázrak nad Ramenskoje“, tak ruský tisk překřtil leteckou nehodu z 15 srpna 2019, která se odehrála nedaleko Moskvy....

Na prahu objevu. Hledali středověký příkop, narazili na neznámé podzemí

Nejen na svatého Jiří vylézají hadi a štíři. Na snímku odhalený průhled do...

Mohla to být jen zavezená díra nebo bezcenné zbytky pobořeného zdiva. Na místě georadarem nalezené anomálie se však...

První test v ČR: Sennheiser Ambeo je soundbar z kategorie zázraků

Sennheiser Ambeo

Třináct reproduktorů, třináct zesilovačů, roky vývoje algoritmů a obvodů pro zpracování prostorového zvuku, reprodukce...

Další z rubriky

YouTube Music dorazila do ČR. Hudbu vybírá i podle toho, kam jdete

YouTube Music

Každý den umíchá „mix“ skladeb na míru vašemu vkusu a automaticky jej stáhne do paměti pro poslech na cestách. K obřím...

Pět tisíc linků za dva týdny. Paralyzovaná wi-fi rádia pomalu ožívají

DAB rádio Pure Oasis Flow

Květnové rozloučení největšího výrobce čipových sad pro wi-fi rádia a největšího poskytovatele databáze rozhlasových...

O2 odškodní diváky, kteří kvůli chybě serverů neviděli fotbalový zápas

Ne každý fanoušek mohl úterní zápas mezi Kluží a Slávií vidět.

Úvodní zápas závěrečného 4. předkola Ligy mistrů mezi Kluží a Slavií vyvolal na sociálních sítích a v diskusích na...

Akční letáky
Akční letáky

Prohlédněte si akční letáky všech obchodů hezky na jednom místě!

Najdete na iDNES.cz