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

Oumuamua může být mimozemskou časovou schránkou, řekl expert v Rozstřelu

Astronom Petr Scheirich v diskusním pořadu Rozstřel.

„Můj názor je, že jde o těleso přírodního původu, ale přál bych si, aby tomu tak nebylo,“ řekl v Rozstřelu o prvním...

Samopal vz. 58, který není samopalem, má vyšší kadenci než kalašnikov

Československý samopal vz. 58 V - verze pro výsadkáře se sklopnou opěrkou.

V Československu vzniklo několik typů palných pěchotních zbraní, které se mohly směle rovnat se zahraniční konkurencí....

Okřídlení géniové. Vrány si při pokusu zvládly vyrobit složené nástroje

Vrány se ukazují jako stále chytřejší a chytřejší.

Nový experiment naznačuje, že bychom měli přehodnotit rčení chytrý jako liška na chytrý jako vrána. Skupina...

Nové implantáty dovedou zlepšit paměť, ale nesmí se k nim dostat hacker

DBS

Elektronické implantáty by mohly podle neurovědců již v příštím desetiletí pomáhat vylepšovat paměť, zejména pacientům...

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...

Další z rubriky

Zájem lidí klesá, trh s fototechnikou zažívá nejrušnější rok za desetiletí

Photokina 2018 byla ve znamení nástupu plnoformátových bezzrcadlovek.

Trh s fotoaparáty se chystá na největší změnu od příchodu digitálních zrcadlovek. Právě je má totiž nahradit nový typ...

Analogová fotografie i sláva české značky žije. Podívejte se na Photokinu

Kužník Jan: Photokina

Od legendárních ruských objektivů až třeba po rychle demontovatelná záblesková světla na cesty. To byl největší veletrh...

Canon představil utajované novinky. Po 30 letech zásadně inovuje EOS

Canon EOS R

Společnost Canon představila novou řadu plnoformátových bezzrcadlovek EOS R. Je to poprvé po třiceti letech od uvedení...

Jak měřit teplotu? Jednodušší už to být ani nemůže
Jak měřit teplotu? Jednodušší už to být ani nemůže

Doba, kdy v žádné domácí lékárničce nechyběl klasický rtuťový teploměr, už je dávno pryč. Nahradila ho celá řada inovativních nástupců, které se liší způsobem i přesností měření, ale také cenou. Žádná domácnost, především pak s malými dětmi, by bez teploměru zůstat neměla.

Najdete na iDNES.cz