Исследователи из Мичиганского университета во главе с инженером-электриком Чжаохуэй Чжуном (Zhaohui Zhong), нашли способ создания крохотных тепловизоров, не требующих охлаждения. Новая технология использует графен и, фактически, представляет собой инфракрасную камеру размером с ноготь. По сравнению с нынешними громоздкими тепловизорами – это настоящий прорыв в миниатюризации.

Уже довольно давно известно, что графен, слой углерода толщиной в один атом, способен воспринимать ИК-излучение при комнатной температуре. К сожалению, до сих пор чувствительность графеновых ИК-сенсоров была невысока: в 100–1000 меньше, чем требуют коммерческие устройства. Из-за этого они не могли производить электрический сигнал, достаточный для работы в тепловизоре.

Компактный инфракрасный сенсор на основе графена может разместиться даже на поверхности контактной линзы

Чтобы решить эту проблему, исследователи решили отказаться от обычной технологии оптического сенсора, когда инфракрасный свет, попадая на графен, высвобождает электроны, которые, в свою очередь, используются для создания электронного сигнала. Вместо этого изобретатели решили использовать анализ того, как светоиндуцированные электрические заряды на верхнем слое графена влияют на ток, протекающий через нижний слой материала. Проще говоря, ученые сложили вместе два слоя графена, по нижнему слою пропустили электрический ток, а верхний начали облучать ИК-светом. Под воздействием ИК-излучения электроны оставляют после себя в верхнем слое графена положительно заряженные дырки. Эти дырки в свою очередь создают электрическое поле, которое влияет на поток электронов в нижнем слое графена. Таким образом, на основе технологии измерения колебаний параметров тока в нижнем слое, можно создать ультратонкий ИК-сенсор.

По заявлению разработчиков, новый ИК-сенсор имеет такую же чувствительность в среднем ИК-диапазоне, как и современные тепловизоры. При этом он не требует мощных систем охлаждения и настолько тонкий, что его можно использовать в мобильных телефонах, очках и даже в контактных линзах.

В настоящее время изобретатели занимаются совершенствованием технологии и планируют интеграцию нового типа ИК-сенсора в различную мобильную электронику. Если удастся наладить массовый выпуск подобных сенсоров – это будет настоящей технической революцией во многих областях. Компактные дешевые тепловизоры нужны не только военным, но и хирургам, автомобилестроителям, разработчикам аэрокосмической техники, бытовой электроники и робототехники.