C'è un intero mondo che manca ai nostri occhi, nascosto nelle gamme di lunghezze d'onda della luce che gli occhi umani non possono vedere. Ma le telecamere a infrarossi possono rilevare la luce segreta emessa durante la fotosintesi delle piante, mentre le stelle fredde bruciano e le batterie si surriscaldano. Possono vedere attraverso il fumo, la nebbia e la plastica.

Ma le termocamere a infrarossi sono molto più costose di quelle a luce visibile; l'energia della luce infrarossa è più piccola della luce visibile, rendendo più difficile la cattura. Una nuova svolta dagli scienziati con l'Università di Chicago, però, potrebbe un giorno portare a fotocamere a infrarossi molto più convenienti, che a loro volta potrebbero consentire fotocamere a infrarossi per la comune elettronica di consumo come i telefoni, così come sensori per aiutare le auto autonome a vedere l'ambiente circostante in modo più accurato.

"I metodi tradizionali per realizzare le termocamere a infrarossi sono molto costosi, sia nei materiali che nel tempo, ma questo metodo è molto più veloce e offre prestazioni eccellenti, " ha detto il ricercatore post-dottorato Xin Tang, il primo autore di uno studio apparso il 25 febbraio in Fotonica della natura .

"Ecco perché siamo così entusiasti del potenziale impatto commerciale, " ha detto il co-autore Philippe Guyot-Sionnest, professore di fisica e chimica.

Le odierne termocamere a infrarossi sono realizzate posando in successione più strati di semiconduttori, un processo complicato e soggetto a errori che le rende troppo costose per essere inserite nella maggior parte dell'elettronica di consumo.

Il laboratorio di Guyot-Sionnest si è invece rivolto ai punti quantici, minuscole nanoparticelle di appena pochi nanometri. (Un nanometro è quanto crescono le tue unghie al secondo.) A quella scala hanno proprietà strane che cambiano a seconda delle loro dimensioni, che gli scienziati possono controllare sintonizzando la particella alla giusta dimensione. In questo caso, i punti quantici possono essere sintonizzati per rilevare le lunghezze d'onda della luce infrarossa.

Questa "sintonizzabilità" è importante per le fotocamere, perché hanno bisogno di raccogliere diverse parti dello spettro infrarosso. "La raccolta di più lunghezze d'onda all'interno dell'infrarosso fornisce più informazioni spettrali:è come aggiungere colore a una TV in bianco e nero, " ha spiegato Tang. "Le onde corte ti danno informazioni sulla composizione strutturale e chimica; l'onda media ti dà la temperatura."

Hanno ottimizzato i punti quantici in modo da avere una formula per rilevare l'infrarosso a onde corte e una per l'infrarosso a onde medie. Poi li hanno messi insieme su un wafer di silicio.

La fotocamera risultante si comporta estremamente bene ed è molto più facile da produrre. "È un processo molto semplice, " Tang ha detto. "Prendi un bicchiere, iniettare una soluzione, iniettare una seconda soluzione, aspetta dai cinque ai dieci minuti, e hai una nuova soluzione che può essere facilmente trasformata in un dispositivo funzionale."

Ci sono molti usi potenziali per termocamere a infrarossi economiche, gli scienziati hanno detto, compresi i veicoli autonomi, che si affidano a sensori per scansionare la strada e i dintorni. Gli infrarossi possono rilevare le tracce di calore degli esseri viventi e vedere attraverso la nebbia o la foschia, quindi gli ingegneri automobilistici vorrebbero includerli, ma il costo è proibitivo.

Sarebbero utili per gli scienziati, pure. "Se oggi volessi acquistare un rivelatore a infrarossi per il mio laboratorio, mi costerebbe $ 25, 000 o più, "Ha detto Guyot-Sionnest. "Ma sarebbero molto utili in molte discipline. Per esempio, le proteine ​​emettono segnali nell'infrarosso, che un biologo vorrebbe rintracciare facilmente."