Kontaktní čočky pro infračervené vidění
Vědci z univerzity v Michiganu vyvinuli infračervený detektor z grafenu, který umí zobrazit prakticky celé infračervené spektrum za pokojové teploty. Je navíc tak malý, že jej bude možné zakomponovat například i do kontaktních čoček. Kontaktní čočky pak budou schopny termovize.
Grafen je speciální uhlíkový nanomateriál, který je uspořádán na úrovni jednotlivých atomů v měřítku nanometrů, tedy miliardtin metru. Připomíná velmi jemné šestiúhelníkové a pravidelně srovnané pletivo, v jehož uzlech se nacházejí jednotlivé atomy uhlíku. Tato struktura vznikne například zpracováním uhlíkových nanotrubiček tak, že se jejich válcovité útvary rozvinou do roviny. Tloušťka takto vzniklé jednoatomární vrstvy činí jen asi jednu třetinu nanometru. Mezi zajímavé vlastnosti grafenu patří jeho vynikající mechanické, elektronické či optické parametry, které otevírají cestu novým výrobkům a aplikacím.
Infračervené záření zahrnuje tu část elektromagnetického spektra, které navazuje na jeho viditelnou část v oblasti vlnových délek kolem 700 nanometrů a pokračuje až k vlnovým délkám kolem jednoho milimetru. Zde už elektromagnetické spektrum přechází do oblasti mikrovln. Infračervené detektory se dnes používají v řadě důležitých oblastí, od pomůcek pro noční vidění (termovizi), přes lékařskou diagnostiku až po analýzu chemických látek a podpovrchový průzkum materiálů.
Dosavadní infračervené detektory byly schopny za pokojové teploty zobrazovat jen oblast infračerveného záření, blízkou viditelnému spektru. Jakmile bylo potřeba vyrobit detektor, který umí zobrazovat i střed infračerveného spektra nebo jeho ještě vzdálenější část, bylo nutno jej chladit a navíc musel takový univerzální infračerený detektor obsahovat více složek na bázi různých technologií, což vedlo k růstu jeho rozměrů a složitosti. Grafen je naopak citlivý na celou oblast infračerveného spektra a navíc umí zobrazit viditelné světlo i část spektra ultrafialového. Grafenové detektory také nepotřebují chlazení a navíc mohou být tak tenké, že nebude problém je zabudovat například do kontaktních čoček nebo do mobilního telefonu.
Dosavadním problémem grafenových detektorů elektromagnetického záření však byla okolnost, že fotony, dopadající na jednoatomární vrstvu grafenu, nebudily dostatečně silný elektrický signál (účinnost této přeměny fotonů na elektrony činí jen něco přes 2%). Vědcům z Michiganské univerzity se však podařilo tento elektrický signál zesílit. Jejich metoda spočívá ve zvláštním funkčním uspořádání dvou vrstev grafenu a tenké vrstvy izolátoru mezi nimi. V jedné vrstvě grafenu teče konstantní elektrický proud a fotony, dopadající na druhou vrstvu, pak vyvolají díky kvantovému tunelování mnohem větší a měřitelnou změnu elektrického proudu ve vrstvě první. Součástka pak vlastně funguje jako zesilující fototranzistor.
Zdroje: University of Michigan, IEEE Spectrum, Phys.Org, ExtremeTech
Nejposlouchanější
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
