Sensor, przed którym nic się nie ukryje

Sensor, przed którym nic się nie ukryje

Nowy prototypowy detektor światła wykorzystuje właściwości grafenu pozwalające na absorpcję światła, aby przechwytywać obrazy w szerokim spektrum długości fal, które obejmują także fale terahercowe. Fale te pozostają w zakresie mikrofalowym i podczerwonym, co pozwala zajrzeć w głąb nieprzezroczystych przedmiotów, takich jak skóry i tworzywa sztuczne.

Większość istniejących detektorów terahercowych jest nieporęczna, powolna i musi być przechowywana w temperaturach bliskich zeru absolutnemu. Czujnik opracowany w wyniku współpracy University of Maryland, Monash University oraz US Naval Research Lab działa w temperaturze pokojowej przy prędkości, o której współautor badań Michael Fuhrer mówi, że jest ponad milion razy szybsza niż w przypadku znanych dotychczas konstrukcji.

Jest to możliwe dzięki efektowi fototermoelektrycznemu oraz grafenowi, który składa się z czystego węgla tworzącego jednoatomowe powierzchnie. Jego elektrony absorbują światło i magazynują uzyskaną w ten sposób energię, nie zwiększając przy tym wypadkowej temperatury siatki atomów węgla.

Elektrony następnie przemieszczają się na jedną z dwóch metalowych elektrod. Podczas asymetrycznego transportu elektronów na poszczególne z nich, wytwarzany jest sygnał elektryczny, który może być nośnikiem fal terahercowych.

Są to fale świetlne, które pozostają niewidoczne dla ludzkiego oka, ale w przeciwieństwie do promieni rentgenowskich nie zatrzymują się na gęstych obiektach, jak na przykład kości. Fale terahercowe nie mogą przenikać wody i metali. Są również niezjonizowane, więc nie są w stanie uszkodzić tkanek lub DNA.

W przyszłości czujniki na bazie prototypu mogą być wykorzystane do budowy skanerów w portach lotniczych lub do urządzeń przeznaczonych do obrazowania medycznego. Inne potencjalne zastosowania nowego sensora to noktowizja, detekcja zagrożeń chemicznych, zapobieganie pojawianiu się ognisk rdzy na konstrukcjach metalowych, a nawet druk 3D.

Artykuł opisujący badania opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature.

(rr)