Po pierwsze, nowy czujnik jest wrażliwy na pełen zakres fal podczerwonych. Po drugie, do działania nie wymaga dodatkowego systemu chłodzenia, wystarczy temperatura pokojowa. Po trzecie wreszcie, może być ekstremalnie cienki, dzięki czemu – jak twierdzi Zhaohui Zhong, profesor pomocniczy z katedry inżynierii elektrycznej i nauki komputerowej – będzie go można stosować w telefonach komórkowych i… szkłach kontaktowych.
W przeciwieństwie do pojedynczych czujników obsługujących widzialne pasmo światła, urządzenia do postrzegania w podczerwieni wymagają kombinacji kilku czujników do odbioru światła w bliskiej, średniej i dalekiej podczerwieni. Dwa ostatnie z wymienionych typów dodatkowo wymagają zazwyczaj systemów chłodzących o dużej wydajności.
Tymczasem grafen posiada między innymi tę ciekawą właściwość, że pozwala rejestrować pełne spectrum światła podczerwonego (plus światło widzialne i nadfiolet!). Problem polegał jednak na tym, że pojedyncza warstwa atomów węgla jest też w znacznym stopniu – mówiąc językiem kolokwialnym – przezroczysta, więc trudno było z jej pomocą wychwycić na tyle dużo światła podczerwonego, by przemienić je w odpowiedni sygnał elektryczny. A bardziej precyzyjnie – transmisja warstwy grafenu wynosi 97,7 procent, a zatem tylko 2,3 procent światła zostaje przez nią zaabsorbowane.
Aby poradzić sobie z tym problemem, naukowcy oraz studenci z Uniwersytetu w Michigan pracowali nad nowym sposobem generowania mocniejszego sygnału elektrycznego. Zbudowany przez nich czujnik składa się nie z jednej, ale dwóch warstw grafenu rozdzielonych warstwą izolującą. Światło padające na górną warstwę uwalnia z niej elektrony, które przenoszą się na warstwę dolną, pozostawiając naładowane dodatnio “dziury”. Mierząc zmiany pola elektrycznego czujnika badacze z amerykańskiego uniwersytetu byli w stanie zmierzyć natężenie światła padającego w danym miejscu na grafenowy czujnik.
Już w tym momencie skonstruowane przez nich urządzenie jest mniejsze niż paznokieć na palcu ręki i może być swobodnie “skalowane” w dół. Dlatego profesor Zhong widzi ich zastosowanie we wszelkiego rodzaju elektronice ubieralnej, smartfonach, a przede wszystkim w soczewkach kontaktowych nowej generacji. Jak twierdzi – “szkła kontaktowe wyposażone w tego typu czujniki rozszerzą nasz sposób postrzegania świata i zmienią sposób, w jaki działamy”.
W praktyce oznaczałoby to nie tylko możliwość “widzenia” w zupełnych ciemnościach, ale również chociażby rejestrowanie przepływu krwi u osób, na które patrzymy. Hmmm… czy my naprawdę chcemy postrzegać świat nie tylko w paśmie widzialnym, ale także w podczerwieni (a w przyszłości także w nadfiolecie)?
Zdjęcie dłoni postrzeganej za pośrednictwem termowizji pochodzi z serwisu Shutterstock.
