Le fotocamere dotate di un nuovo sensore rivoluzionario saranno presto in grado di scattare foto chiare e nitide in condizioni di scarsa luminosità, grazie a un nuovo sensore di immagine inventato alla Nanyang Technological University (NTU).

Il nuovo sensore a base di grafene, si crede che sia il primo a essere in grado di rilevare la luce ad ampio spettro, dal visibile al medio infrarosso, con elevata fotorisposta o sensibilità. Ciò significa che è adatto per l'uso in tutti i tipi di fotocamere, comprese le telecamere a infrarossi, autovelox, immagini satellitari e altro ancora.

Non solo il sensore di grafene 1, 000 volte più sensibile alla luce rispetto agli attuali sensori di imaging presenti nelle fotocamere odierne, utilizza anche 10 volte meno energia poiché funziona a tensioni più basse. Quando prodotto in serie, si stima che i sensori al grafene costino almeno cinque volte meno.

Il grafene è spesso solo un atomo ed è composto da atomi di carbonio puro disposti in una struttura a nido d'ape. È noto per avere un'elevata conduttività elettrica tra le altre proprietà come durata e flessibilità.

L'inventore del sensore al grafene, Professore assistente Wang Qijie, dalla Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica della NTU, detto che si ritiene sia la prima volta che un ampio spettro, è stato sviluppato un sensore ad alta fotosensibilità utilizzando grafene puro.

La sua svolta, realizzato fabbricando un foglio di grafene in nuove nano strutture, è stato pubblicato questo mese in Comunicazioni sulla natura , una rivista di ricerca molto apprezzata.

"Abbiamo dimostrato che ora è possibile creare a basso costo, fotosensori sensibili e flessibili dal solo grafene. Prevediamo che la nostra innovazione avrà un grande impatto non solo sul settore dell'imaging dei consumatori, ma anche nelle industrie di immagini e comunicazioni satellitari, così come le applicazioni nel medio infrarosso, ", ha affermato il prof. Wang, che ricopre anche un incarico congiunto nella Scuola di Scienze Fisiche e Matematiche della NTU.

"Durante la progettazione di questo sensore, abbiamo tenuto a mente le attuali pratiche di produzione. Ciò significa che l'industria può in linea di principio continuare a produrre sensori per fotocamere utilizzando il processo CMOS (complementare metallo-ossido-semiconduttore), che è la tecnologia prevalente utilizzata dalla maggior parte delle fabbriche nel settore dell'elettronica. Pertanto i produttori possono facilmente sostituire l'attuale materiale di base dei fotosensori con il nostro nuovo materiale di grafene nanostrutturato".

Se adottato dall'industria, Asst Prof Wang prevede che il costo di produzione dei sensori di imaging diminuirà, portando alla fine a fotocamere più economiche con una maggiore durata della batteria.

Come funziona la nanostruttura del grafene

Asst Prof Wang ha avuto un'idea innovativa per creare nanostrutture sul grafene che "intrappoleranno" le particelle di elettroni generate dalla luce per un tempo molto più lungo, con conseguente segnale elettrico molto più forte. Tali segnali elettrici possono quindi essere elaborati in un'immagine, come una fotografia catturata da una fotocamera digitale.

Gli "elettroni intrappolati" sono la chiave per ottenere un'elevata fotorisposta nel grafene, che lo rende molto più efficace dei normali sensori di immagine CMOS o CCD (dispositivo ad accoppiamento di carica), ha detto Asst Prof Wang. Essenzialmente, più forti sono i segnali elettrici generati, più chiare e nitide sono le foto.

"Le prestazioni del nostro sensore al grafene possono essere ulteriormente migliorate, come la velocità di risposta, attraverso l'ingegneria delle nanostrutture del grafene, e i risultati preliminari hanno già verificato la fattibilità del nostro concept, "Asst Prof Wang ha aggiunto.

Questa ricerca, costa circa 200 dollari, 000, è finanziato dalla borsa di avviamento alla cattedra di Nanyang Assistant e parzialmente sostenuto dalle borse di ricerca di livello 2 e 3 del Ministero dell'Istruzione.

Lo sviluppo di questo sensore ha richiesto ad Asst Prof Wang un totale di 2 anni per essere completato. Il suo team era composto da due ricercatori, Il dottor Zhang Yongzhe e il dottor Li Xiaohui, e quattro dottorandi Liu Tao, Meng Bo, Liang Guozhen e Hu Xiaonan, da AEE, NTU. Anche due studenti universitari sono stati coinvolti in questo lavoro innovativo.

Asst Prof Wang ha depositato un brevetto attraverso il Nanyang Innovation and Enterprise Office di NTU per la sua invenzione.

Il prossimo passo è lavorare con i collaboratori del settore per sviluppare il sensore di grafene in un prodotto commerciale.