Questo prototipo è il primo sensore di immagine a base di molibdeno, 5 volte più sensibile dell'attuale tecnologia a base di silicio Credito:EPFL / Alain Herzog
Un nuovo materiale ha il potenziale per migliorare la sensibilità dei sensori di immagini fotografiche di un fattore cinque. Nel 2011, un team dell'EPFL guidato da Andras Kis ha scoperto le straordinarie proprietà semiconduttive della molibdenite (MoS 2 ), e da allora hanno esplorato il suo potenziale in varie applicazioni tecnologiche. Questo promettente candidato per la sostituzione del silicio è stato ora integrato in un prototipo di sensore di immagine. Questo sensore, descritto in un articolo apparso in Nanotecnologia della natura , ha cinque volte la sensibilità alla luce della tecnologia attuale.
Tutte le fotocamere digitali funzionano secondo lo stesso principio:convertono la luce in una carica elettrica. La fotocamera ha un sensore di luce, la cui superficie è un materiale semiconduttore suddiviso in milioni di cellule, o pixel. Il materiale semiconduttore su ciascuna cella reagisce alla luce in ingresso generando una specifica carica elettrica, che viene quindi trasferito al firmware della fotocamera per l'elaborazione. L'efficienza di questo processo dipende dalla quantità di luce necessaria per attivare il trasferimento di carica.
Il record di pixel di tutti i tempi
L'obiettivo dei ricercatori dell'EPFL era dimostrare il potenziale della molibdenite nei sensori di immagine. Per questa ragione, il loro sensore ha un solo pixel. Ma ha bisogno di una luce cinque volte inferiore per attivare un trasferimento di carica rispetto ai sensori a base di silicio attualmente disponibili. "Il nostro obiettivo principale è dimostrare che MoS 2 è un candidato ideale per questo tipo di applicazione, " spiega Kis.
Questo livello di sensibilità aprirebbe l'enorme area della fotografia in condizioni di scarsa illuminazione o notturna, senza ricorrere a tecniche di amplificazione che generano "rumore", rallentando la velocità dell'otturatore o utilizzando un flash. Per alcuni domini specializzati in cui le condizioni di luce spesso non sono ottimali, come l'astrofotografia o l'imaging biologico, il vantaggio è ancora più evidente. "Renderebbe possibile scattare fotografie utilizzando solo la luce delle stelle, "dice Kis.
Un materiale rivoluzionario
Le straordinarie proprietà della molibdenite rendono possibile questa prestazione. Come il silicio utilizzato nei sensori attualmente disponibili, la molibdenite richiede una corrente elettrica, che proviene dalla batteria. Per generare un pixel, la carica generata dall'energia luminosa deve essere maggiore della corrente di soglia della batteria.
Uno strato di molibdenite di un singolo atomo richiede solo una piccola carica elettrica per funzionare. A causa di ciò, ci vuole molta meno energia luminosa per raggiungere la soglia necessaria per generare un pixel. MoS2 è naturalmente abbondante, materiale poco costoso. Inoltre, Ki spiega, il prototipo non richiede altri semiconduttori, che dovrebbe semplificare notevolmente i processi di produzione. Ki, che è un pioniere nella ricerca sulla semiconduttività della molibdenite, recentemente dimostrato il suo potenziale in un circuito integrato e, all'inizio del 2013, un prototipo di memoria flash. Con questo nuovo passo nell'imaging, la molibdenite mostra le sue straordinarie potenzialità in un altro importante campo di applicazione.
