ВСЕВИДЯЩЕЕ ОКО

Квантовые точки и графен помогли физикам из Испании создать «всевидящую» камеру, способную получать фотографии одновременно в оптическом, инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах. О новом открытии рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
«В целом, у наших устройств огромный потенциал. Их можно использовать для самых разных целей, начиная с камер систем безопасности, смартфонов и противопожарных систем и заканчивая системами ночного видения, «зрением» для автомобилей и систем наблюдения за окружающей средой», – говорит Франк Коппенс из Института науки и технологий Барселоны.
Создание камеры, способной получать картинки в «невидимых» для нас частях электромагнитного спектра, не является чем-то новым для физиков – подобные цифровые устройства, установленные на борту многих спутников и телескопов, появились еще в конце прошлого века. Благодаря им мы каждый день можем видеть новые фотографии галактик, туманностей и прочих объектов, полученных «Чандрой», «Спитцером», «Ферми» и другими космическими обсерваториями.
Проблема, как утверждает Коппенс, заключается в том, что все эти матрицы изготовлены не из кремния, а из других полупроводников и прочих материалов, производство которых в промышленных масштабах невозможно или крайне дорого. По этой причине современные камеры телефонов и цифровые фотоаппараты не могут получать фотографии в полной темноте или делать ультрафиолетовые фотографии Солнца.
Коппенс и его коллеги решили эту проблему, соединив обычную кремниевую камеру с двумя новыми наноматериалами – графеном, «нобелевским» углеродом, и квантовыми точками из сульфида свинца.
Их камера представляет собой своеобразный «бутерброд» из трех слоев. Первым из них является обычная светочувствительная матрица с разрешением в 388 на 288 пикселей, поверх которой наклеивается пленка из чистого графена, куда, в свою очередь, наносятся квантовые точки. Графен и точки прозрачны для видимого излучения, но они реагируют на инфракрасный и ультрафиолетовый свет и преобразуют его в электрические колебания, «понятные» для матрицы.
«Для изготовления этих матриц не требуются дорогие материалы или сложные методики их выращивания. Наша технология позволяет достаточно дешево и легко создавать их при комнатной температуре, давлении и других параметрах, что заметно снижает цены на производство. Кроме того, эти матрицы легко встраивать в другие кремниевые чипы», – добавляет Стин Гуссенс, коллега Коппенса. В качестве демонстрации работоспособности этой «всевидящей» камеры ученые получили фотографии ночного неба и показали, что ее можно использовать в качестве устройства ночного видения, не нуждающегося в «подсветке» всех окружающих предметов ИК-излучателем, как современные приборы аналогичного рода. Кроме того, ученые получили снимки различных предметов, подсвеченных ультрафиолетовой лампой, фотографируя их во всех трех диапазонах. Как отмечают физики, подобные матрицы уже сейчас можно имплантировать в сотовые телефоны и другие виды цифровой техники, значительно расширив их «кругозор» и дав им возможность решать совершенно новые задачи. Вероятно, открытие испанских специалистов будет реализовано в повседневной жизни уже в ближайшие годы.