نسل جدید سنسور دیجیتال دوربین با قابلیت تصویر برداری همزمان از نور مرعی و نامرعی
برای اولین بار، دانشمندان در موسسه علوم فوتونی (ICFO) موفق به ساخت یک سنسور تصویربرداری دیجیتال با استفاده از گرافن و نقاط کوانتومی شده اند که می تواند از نور مرعی، ماوراء بنفش و مادون قرمز همزمان تصویر برداری نماید.
همانطور که می دانید هر دوی این مواد دارای لیست بلند بالای منحصر به فرد از کاربردهای بالقوه هستند، و حالا هنگامی که صحبت از کارایی هر دو با هم به میان بیاید، این لیست طولانی تر هم می شود. اما در این جا نمی خواهیم تمام خواص نقاط کوانتومی ساخته شده از گرافن را بیان کنیم – اما این سنسور را تیم ICFO با استفاده نانو بارهای کوانتومی PbS که بر روی یک ورق گرافن قرار دادند و این سیستم ترکیبی را بر روی یک مکمل نیمه هادی اکسید فلزی (CMOS) متصل کرده که در نهایت این مجموعه را به یک مدار خواندن متصل کردند ساخته اند.
نتیجه نهایی تولید یک سنسور تصویر برداری با وضوح بالا شد که حساسیت به طیف وسیعی از طول موج ها را دارد، از اشعه UV در حدود ۳۰۰ نانومتر، طیف نور مرئی در وسط و تا نور مادون قرمز با طول موج ۲۰۰۰ نانومتر را شامل می شود. محققان می گویند این اولین بار است که یک سنسور تصویربرداری واحد توانایی تشخیص نورهای مرعی و نامرعی را همزمان دارد.
اگر بخواهیم طیف کاری این سنسور را بهتر بشناسیم می توان به این موضوع اشاره کرد که دوبین های تصویر برداری که با این سنسور ساخته می شودند همزمان می توانند هم تصاویر در نور کم با استفاده از امواج مادون قرمز با طول (۱۱۰۰-۱۹۰۰ نانومتر) مانند آنچه در دوربین های دید در شب دیده می شود و هم توانایی ثبت تصاویر در شرایط معمولی را داشته باشد که در چنین شرایطی شاهد ساخت دوربین هایی خواهیم بود که با استفاده از این کلاس فوتوترانزیستورها با حساسیت بالا بسیار مقرون بصرفه بوده و به راحتی در اختیار عموم قرار خواهد گرفت.
از لحاظ تاریخی، سیستم های CMOS به راحتی با دیگر نیمه رساناها که از سیلیکون ساخته شده باشند قابل به ادغام نیستند، اما در اینجا با استفاده از گرافن ها این کار صورت گرفته و ICFO توانسته اولین نمونه از این سنسورها را تولید کند که کارایی بالا و بسیار کم هزینه هستند.
توسعه این حسگر تصویر برداری که با حسگرهای CMOS یکپارچه شده، نشان دهنده نقطه عطفی برای ساخت دوربین های ارزان قیمت فراطیفی خواهد شد که پهنای باند و وضوح بالایی دارند. به طور کلی می توان گفت، فناوری گرافن-CMOS را می توان در بسیاری از دوربین های کاربردی مانند، دوربین های امنیتی، دوربین های موجود در گوشی های هوشمند، سیستم های کنترل آتش، دید در شب، دوربین های مدار بسته دید در شب، سیستم سنسور خودرو، برنامه های کاربردی تصویربرداری پزشکی برای بازرسی مواد غذایی و دارویی و یا حتی دوربین های نظارتی بر محیط زیست و بسیاری موارد دیگر را نام برد.
این تحقیق در مجله Nature Photonics به چاپ رسیده است.
منبع: ICFO