Цивилизация
Возможно, в скором будущем люди смогут видеть мир в инфракрасном цвете, не пользуясь громоздкими приборами ночного видения, надеваемыми на голову. Достаточно будет просто надеть контактную линзу.
Такие возможности, о которых раньше можно было только мечтать, дарит графен, двумерная модификация углерода, за передовое описание которой в 2010 году выходцам из России Андрею Гейму и Константину Новоселову была присуждена Нобелевская премия по физике.
Графен продолжает свое победное шествие по лаборатории мира, где то и дело ученые открывают его чудесные свойства. Инженеры из Мичиганского университета обратились к оптическим свойствам графена в попытках создать миниатюрные приборы ночного видения, способные прийти на смену современным громоздким устройствам. В прошлом году компания IBM продемонстрировала фотопроводящие свойства графена, которые могут быть использованы в создании инфракрасного детектора.
В отличие от существующих на рынке устройств, работающих в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне, созданный учеными детектор не требует охлаждения и может работать при комнатной температуре.
«Мы сумели создать супертонкий дизайн. Он может быть выполнен на контактной линзе или интегрирован в сотовый телефон», — пояснил Чжаохуэй Чжун, соавтор работы, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology.
Инфракрасный свет начинается с длины волны красного света и заканчивается длиной волны в миллиметры. Различные тепловизоры, основанные на детектировании инфракрасного света, применяются для ночного видения, мониторинга утечек тепла из зданий, используются врачами для отслеживания тока крови и даже позволяют увидеть наброски под картинами Поля Гогена.
Одним из многих достоинств графена является его способность реагировать как на видимый, так и на инфракрасный (тепловой) и ультрафиолетовый диапазоны света.
Однако есть у него и один недостаток: благодаря тому что один слой графена имеет толщину всего в один атом, он поглощает лишь 2,3% падающего на него света.
«Главной проблемой для основанных на графене детекторов является то, что их чувствительность очень низка. Она в сотни и тысячи раз ниже, чем требуют коммерческие устройства», — пояснил Чжун. Чтобы решить эту проблему, инженеры пошли на хитрый трюк.
Они взяли не один, а два слоя графена, поместив между ними изолятор. Вместо того чтобы измерять ток, возбуждаемый светом в верхнем слое, они решили усиливать поток электронов в нижнем. При освещении верхнего слоя из графена выскакивают электроны, оставляя на своем месте «дырки», а сами проникают через изолятор в нижний слой. Оставшиеся дырки (носители положительного заряда) своим электрическим полем влияют на движение электронов в нижнем слое, и, усиливая этот сигнал, можно судить об освещенности верхнего слоя.
Используя этот подход, инженерам уже удалось сделать приемники инфракрасного света размером с ноготь. «Если мы интегрируем их в контактные линзы или другую переносную электронику, это расширит наше зрение», — уверен Чжун.
