Un nou material dezvolt​at de cercetători de la MIT promite să revolutioneze tehnologia senzorilor infrarossi, deschizând calea către ochelari termici subțiri și ușori, asemănători celor din filme.

Materialul, alcătuit din pelicule extrem de subțiri de niobat de plumb-magneziu cu titanat de plumb, permite detectarea radiației infraroșii la temperaturi ambientale, eliminând necesitatea sistemelor voluminoase de răcire.

Problema senzorilor convenționali

Sistemele actuale de viziune nocturnă utilizează senzori fabricați din telurură de cadmiu-mercur, care necesită răcire la temperaturi apropiate de cele ale azotului lichid.

Această răcire este esențială pentru reducerea zgomotului electronic și creșterea sensibilității, însă implică echipamente grele și costisitoare.

Încercările de a crea senzori funcționali la temperaturi ambientale, fără răcire, datează de înaintea celui de-al Doilea Război Mondial, bazându-se pe materiale piroelectrice precum turmalina.

Aceste materiale generează un curent electric atunci când absorb radiație infraroșie, dar la temperatura camerei, semnalele sunt puternic influențate de zgomotul termic.

Soluția MIT: pelicule nanometrice neaderente

O echipă de cercetători, condusă de Xinyuan Zhang, a dezvoltat o metodă pentru reducerea zgomotului la temperaturi ambientale, prin crearea de pelicule piroelectrice extrem de subțiri, de doar 10 nanometri.

Secretul constă într-o tehnică de fabricație specială care permite desprinderea acestor pelicule de suport fără deteriorări, un proces asemănător dezlipirrii unui ou prăjit de o tigaie.

Materialul niobat de plumb-magneziu cu titanat de plumb nu doar că prezintă proprietăți piroelectrice excelente, dar și o comportare ”antiaderentă” la nivel atomic.

Prezența atomilor de plumb în substrat slăbește legăturile cu pelicula, permițând detaching-ul facil.

Rezultatele notabile

Cu ajutorul a 100 de astfel de pelicule, fiecare cu o suprafață de 60 microni pătrați, cercetătorii au creat un senzor IR cu 100 de pixeli, montat pe un cip de siliciu.

Dispozitivul a demonstrat performanțe superioare în detectarea radiației infraroșii pe tot spectrul și a depășit senzori răciți.

Deși senzorul IR este funcțional, pentru prototipuri complete necesită lentile, surse de alimentare și integrare într-un design ergonomic.

Ochelarii cu aspect convențional sunt un obiectiv realist, în timp ce lentilele de contact cu viziune nocturnă rămân un obiectiv pe termen mai lung.

Această tehnologie poate găsi aplicații cruciale în siguranța rutieră, integrându-se în sistemele de detecție pentru vehiculele autonome în condiții de vizibilitate redusă.

Totodată, metoda de separare atomică are potențialul de aplicare în alte materiale, deschizând perspective inovatoare pentru senzori portabili, tranzistori flexibili, dar și pentru computere ultra-compacte.

„Dacă această tehnică se generalizează, vom asista la o nouă generație de electronice ultra-subțiri, performante și practice,” a declarat Zhang.