Tipicamente, i sistemi di navigazione per auto a guida autonoma utilizzano la luce visibile per identificare oggetti estranei. Questo funziona la maggior parte del tempo. Ma nella nebbia, nebbioso, o condizioni di pioggia, le auto a guida autonoma diventano un cervo nei fari, in gran parte inconsapevoli degli ostacoli imminenti. La luce diffusa confonde il sistema dell'auto, offuscando così la distinzione tra oggetti reali e riflessi dalla luce diffusa stessa. In queste condizioni, le auto autonome non sono in grado di riconoscere ostacoli imminenti che sarebbero facilmente identificabili all'occhio umano.

Per vedere attraverso condizioni pericolose, i sensori all'interno delle auto necessitano di una tecnologia in grado di prevedere ostacoli non immediatamente evidenti. Fortunatamente, Jayakanth Ravichandran, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Chimica e Scienza dei Materiali della Famiglia Mork presso la USC Viterbi, vuole sviluppare nuovi materiali elettronici e ottici che consentano a quelle che chiama "tecnologie di nuova generazione" di migliorare la tecnologia che circonda le persone nella loro vita quotidiana, comprese le auto a guida autonoma.

"Guarda gli smartphone, computer e TV LED intorno a te, " Disse Ravichandran. "Nessuno di questi esisteva, almeno nella forma attuale, 10-20 anni fa. Questi sono possibili grazie alla ricerca sui materiali utilizzati in queste tecnologie. Il mio gruppo sta cercando di sviluppare materiali che verranno utilizzati nelle tecnologie nei prossimi dieci o vent'anni".

Le ultime ricerche di Ravichandran, condotto con i dottorandi Shanyuan Niu, Boyang Zhao, e studente di master Yucheng Zhou, trovato materiali che potrebbero cambiare radicalmente il modo in cui funzionano le auto autonome. Il gruppo di Ravichandran ha collaborato strettamente con Han Wang, un assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Elettrica Ming Hsieh presso la USC Viterbi e Mikhail Kats, un assistente professore presso l'Università del Wisconsin, Madison e questo lavoro è stato recentemente pubblicato in Fotonica della natura .

Sebbene la luce visibile tipicamente utilizzata dalle auto a guida autonoma per identificare gli ostacoli non possa funzionare in caso di nebbia, fumo o pioggia, la luce infrarossa può vedere attraverso tali condizioni. Di conseguenza, lo sviluppo di nuovi dispositivi a infrarossi per funzionare in queste condizioni di visione nebbiosa potrebbe migliorare notevolmente la sicurezza delle auto a guida autonoma, ha detto Ravichandran.

Il suo laboratorio ha appena scoperto un materiale che potrebbe funzionare in tali dispositivi a infrarossi.

Il materiale – una composizione con la formula chimica, BaTiS3 – potrebbe diventare funzionale nei sistemi di imaging termico, un tipo di dispositivo a infrarossi.

I sistemi di imaging termico possono riconoscere i cambiamenti nella temperatura di un oggetto monitorando la quantità di radiazioni emesse da quell'oggetto. Seguendo le variazioni di temperatura di particolari oggetti, i sistemi di imaging termico possono identificare il movimento anche in assenza di visibilità, una funzione cruciale per le auto a guida autonoma.

Per un efficace sistema di imaging termico, ci deve essere un rilevatore per rilevare la radiazione termica e fornire una risposta leggibile, così come un sistema per filtrare e manipolare la radiazione in entrata.

BaTiS3 attualmente funziona come filtro per la radiazione in entrata. Potrebbe presto funzionare anche come rilevatore.

"Lo stiamo esplorando ora, " ha osservato Ravichandran. "Soprattutto, esistono sottili connessioni tra le prestazioni del dispositivo e le proprietà del materiale. Il nostro compito è identificarlo e cercare il giusto tipo di materiali in base a questa comprensione".

Sebbene il progetto del suo laboratorio sia ancora agli inizi, Ravichandran ha detto che il prossimo passo del suo team è quello di realizzare un dispositivo funzionante con il materiale in modo che possano portarlo sul mercato. Spera anche di trovare altre composizioni che possano funzionare nei sistemi di imaging termico anche meglio di BaTiS3.

Le implicazioni dei risultati del laboratorio sono entusiasmanti anche per usi al di fuori dei sensori dei veicoli autonomi.

"Ci sono possibilità di utilizzare questi materiali per rilevare gli inquinanti ambientali, e agenti biologici nell'aria, " ha detto Ravichandran. "Se c'è una sorta di malattia aerea, identificare quelle particelle biologiche può diventare molto facile con questa tecnologia.

"Ci sono così tante applicazioni che possono accadere."