Το δρόμο για την κατασκευή φακών επαφής οι οποίοι θα παρέχουν νυχτερινή όραση στον χρήστη τους ανοίγει η δουλειά ερευνητών του Πανεπιστημίου του Μίτσιγκαν, οι οποίοι δημιούργησαν το πρώτο αισθητήρα φωτός θερμοκρασίας δωματίου ο οποίος μπορεί να αντιληφθεί το πλήρες υπέρυθρο φάσμα.
Εν αντιθέσει με αντίστοιχους αισθητήρες που κυκλοφορούν αυτή τη στιγμή στο εμπόριο, ο αισθητήρας αυτός δεν χρειάζεται ογκώδη ψυκτικό εξοπλισμό για να λειτουργήσει.
«Μπορούμε να κάνουμε όλο το σχέδιο εξαιρετικά λεπτό» ανέφερε ο Ζαοχουΐ Ζονγκ, επίκουρος καθηγητής ηλεκτρολογίας/ μηχανολογίας- υπολογιστών. «Μπορεί να τοποθετηθεί σε έναν φακό επαφής ή να ενσωματωθεί σε ένα κινητό τηλέφωνο».
Το υπέρυθρο φως ξεκινά σε μήκη κύματος λίγο μεγαλύτερα αυτών του ορατού ερυθρού φωτός, και εκτείνεται σε μήκη κύματος που φτάνουν το ένα χιλιοστό. Η υπέρυθρη όραση είναι περισσότερο γνωστή για τη χρήση της στον εντοπισμό ανθρώπων και ζώων στο σκοτάδι, καθώς και διαρροών θερμότητας, ωστόσο μπορεί να χρησιμοποιηθεί και για την παρακολούθηση ροής αίματος, τον εντοπισμό χημικών ουσιών στο περιβάλλον και άλλος σκοπούς.
Αντίθετα με το ορατό φάσμα, το οποίο συμβατικές κάμερες «βλέπουν» με ένα τσιπ, η υπέρυθρη όραση απαιτεί έναν συνδυασμό τεχνολογιών. Επίσης, οι αισθητήρες πρέπει να είναι σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.
Εδώ «κλειδί» αποτέλεσε το γραφένιο, το οποίο επέτρεπε τον εντοπισμό του συνόλου του υπερύθρου φάσματος, συν το ορατό και το υπεριώδες φως. Ωστόσο μέχρι τώρα δεν ήταν βιώσιμο για χρήση στον τομέα, επειδή δεν μπορεί να «αιχμαλωτίσει» αρκετό φως ώστε να παράξει ένα ανιχνεύσιμο ηλεκτρικό σήμα.
«Η πρόκληση για την παρούσα γενιά των αισθητήρων που βασίζονται στο γραφένιο είναι η ευαισθησία τους είναι χαμηλή- εκατό με χίλιες φορές χαμηλότερη από ό,τι θα απαιτούσε μια εμπορική συσκευή» αναφέρει ο Ζονγκ.
Ο Ζονγκ και ο καθηγητής Τζεράρντ Μουρού συνεργάστηκαν με φοιτητές για να σχεδιάσουν έναν νέο τρόπο παραγωγής ηλεκτρικού σήματος. Αντί να προσπαθούν να μετρήσουν άμεσα τα ηλεκτρόνια που απελευθερώνονται όταν το φως πέφτει πάνω στο γραφένιο, μεγέθυναν το σήμα «κοιτώντας» αντ’αυτού το πώς οι ηλεκτρικές φορτίσεις που προκαλούνται από το φως στο γραφένιο επηρεάζουν ένα κοντινό ρεύμα.
«Η δουλειά μας αποτελεί πρωτοπορία στον εντοπισμό του φωτός. Όραμά μας είναι να μπορεί να υιοθετηθεί αυτός ο μηχανισμός και σε άλλες πλατφόρμες, υλικών και συσκευών» συμπληρώνει ο Ζονγκ.
Η συσκευή που προέκυψε είναι ήδη μικρότερη από ένα νύχι, ενώ είναι δυνατή η περαιτέρω σμίκρυνσή της. «Αν την ενσωματώσουμε σε έναν φακό επαφής ή άλλες wearable συσκευές, επεκτείνει την όραση. Παρέχει έναν άλλο τρόπο αλληλεπίδρασης με το περιβάλλον» συμπληρώνει ο καθηγητής.
Η συσκευή περιγράφεται λεπτομερώς σε paper υπό τον τίτλο “Graphene photodetectors with ultra-broadband and high responsivity at room temperature» που δημοσιεύθηκε στο Nature Nanotechnology”.
