Matryce światłoczułe zbudowane z nanoprzewodowego trawnika

Matryce światłoczułe zbudowane z nanoprzewodowego trawnika

Grupa naukowców z University of California, pod kierownictwem Ali Javey, opracowała nową technologię matrycy światłoczułej, którą ‘hoduje się’ niczym nieregularny, mieszany ‘trawnik’ składający się z dwóch rodzajów nanoprzewodów. Pozwala ona budować matryce o wielkości liczonej w metrach. Twórcy przekonują, że takie tanie, wysokiej jakości czujniki obrazu mogą zastąpić bardzo drogie, wykorzystywane dziś technologie.

Istniejące dziś czujniki, jak te wykorzystywane w aparatach cyfrowych, są budowane na bazie krzemowych chipów; wycinane z bloków materiału. Nowe nanoprzewodowe czujniki wykorzystują chemicznie ‘hodowane’ nano-elementy. Tak ‘wyhodowane’ nanoprzewody są następnie nadrukowywane na inną powierzchnię. „W pierwszej fazie, nanoprzewody wyglądają jak rozczochrane włosy. Jednakże podczas procesu nadrukowywania, zostają one ułożone.” – powiedział Javy. Nanoprzewody, które mają długość rzędu dziesiątych części milimetra i szerokość rzędu dziesiątych części nanometra, mogą być nadrukowywane na dowolnej powierzchni od krzemu, przez plastik po papier.

Aby zbudować czujnik, potrzeba dwóch różnych ‘zbiorów’ nanorurek, które zostają nadrukowane na tej samej powierzchni. Nanoprzewody z selenku kadmu generują pod wpływem światła ładunki elektryczne podczas, gdy te zbudowane z germanu pokrytego krzemem zachowują się jak tranzystory, wzmacniając ten ładunek.

Zespół naukowców zbudował prototypowy czujnik dysponującym 260 pikselami, z których każdy składa się z co najmniej 5 nanoprzewodów reagujących na światło na każdy nanoprzewód pełniący rolę tranzystora. Podczas testów, 80 procent obwodów czujników działało zgodnie z oczekiwaniami. „Jak dotąd, jest to największe zintegrowane urządzenie oparte na nanoprzewodach,” – powiedział Javy.

Javey przekonuje, że matryce te są niezawodne, elastyczne i łatwe do skalowania. Przewiduje, że wkrótce powstaną matryce samozasilające się, bezprzewodowe, zwijane w rolki o średnicy nawet kilku metrów. „Wyobraźcie sobie taśmę, zupełnie jak taśma klejąca, którą możecie wziąć i umieścić w dowolnym miejscu,” – powiedział Javey. „Taśma ta będzie miała wszystko, co jest potrzebne, do aktywnego przechwytywania, przetwarzania i bezprzewodowego transmitowania danych.”

Produkcja dużych i tanich czujników obrazu może zapoczątkować wykorzystanie technik obrazowania w zupełnie nowych obszarach, przekonuje Javey. Zespół pracuje obecnie nad kolejnymi niezbędnymi elementami: bateriami w nano-skali oraz równie małymi modułami bezprzewodowymi.

„Jest demonstracja niesamowitego zastosowania nanoprzewodów w zintegrowanej elektronice.” – powiedział Zhong Wang z Georgia Institute of Technology.

(lk)