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

Jednosměrná letenka na rudou planetu se odkládá. Mars One krachuje

Ilustrace základny na Marsu, jak si ji představují v organizaci Mars One...

Firma Mars One, která slibovala soukromý let na Mars už v roce 2024, zkrachovala. Plány dostat na Mars lidské obyvatele...

Tančík pro vnuka poručíka Grubera. Němci ho nasadili i proti Tálibánu

Lehké obrněné vozidlo Wiesel s 20mm kanonem

V množině bojových vozidel Bundeswehru nalezneme s trochou štěstí i malé, ale o to více zajímavé tančíky Wiesel. Do...

Lokální předpověď počasí se razantně zpřesní, možná pomáhá i váš telefon

GRAF

Nejpřesnější lokální předpovědi počasí dnes nabízejí aplikace v našich telefonech - i proto, že s nimi samy pomáhají....

Kapitán nedosáhl na pedály. Začátek proudové éry přinesl zvláštní nehody

B-707 N7071  Braniff

Nová technika není vždy nutně bezpečnější. Dokládá to vývoj v letectví na přelomu 50. a 60. let. Piloti se s novými...

V Perském zálivu spustili největší baterii světa. Virtuální a bez lithia

Sodíko-sírové bateriové systémy japonské firmy NGK. Systém, který se vejde do...

Ve Spojených arabských emirátech byla připojena do sítě největší „virtuální“ baterie světa s obřím výkonem a úctyhodnou...

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...

Televizor jako roleta: nové LG se po vypnutí sroluje do podstavce

LG Signature OLED TV R je prvním televizorem, který se po vypnutí sroluje do...

Ve vypnutém stavu je to televizní stolek s vestavěným soundbarem, po zapnutí se z něj vyroluje 65" OLED obrazovka. Nový...

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...

Najdete na iDNES.cz