Câmeras equipadas com um novo sensor revolucionário em breve serão capazes de tirar fotos claras e nítidas em condições de pouca luz, graças a um novo sensor de imagem inventado na Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU).

O novo sensor feito de grafeno, acredita-se que seja o primeiro a ser capaz de detectar luz de amplo espectro, do visível ao infravermelho médio, com alta fotorresposta ou sensibilidade. Isso significa que é adequado para uso em todos os tipos de câmeras, incluindo câmeras infravermelhas, radares de trânsito, imagens de satélite e muito mais.

Não é apenas o sensor de grafeno 1, 000 vezes mais sensível à luz do que os sensores de imagem atuais encontrados nas câmeras de hoje, ele também usa 10 vezes menos energia, pois opera em tensões mais baixas. Quando produzido em massa, estima-se que os sensores de grafeno custem pelo menos cinco vezes mais baratos.

O grafeno tem apenas um átomo de espessura e é feito de átomos de carbono puro dispostos em uma estrutura de favo de mel. É conhecido por ter uma alta condutividade elétrica entre outras propriedades, como durabilidade e flexibilidade.

O inventor do sensor de grafeno, Professor Assistente Wang Qijie, da Escola de Engenharia Elétrica e Eletrônica da NTU, disse que se acredita ser a primeira vez que um amplo espectro, sensor de alta fotossensibilidade foi desenvolvido usando grafeno puro.

Sua descoberta, feito pela fabricação de uma folha de grafeno em novas nanoestruturas, foi publicado este mês em Nature Communications , um jornal de pesquisa altamente conceituado.

“Mostramos que agora é possível criar barato, fotossensores sensíveis e flexíveis apenas com grafeno. Esperamos que nossa inovação tenha um grande impacto não apenas na indústria de imagens de consumo, mas também em imagens de satélite e indústrias de comunicação, bem como os aplicativos de infravermelho médio, "disse o professor assistente Wang, que também tem uma nomeação conjunta na Escola de Ciências Físicas e Matemáticas da NTU.

"Ao projetar este sensor, mantivemos as práticas de fabricação atuais em mente. Isso significa que a indústria pode, em princípio, continuar a produzir sensores de câmera usando o processo CMOS (semicondutor de óxido metálico complementar), que é a tecnologia predominante usada pela maioria das fábricas da indústria eletrônica. Portanto, os fabricantes podem substituir facilmente o material de base atual dos fotossensores pelo nosso novo material de grafeno nanoestruturado. "

Se adotado pela indústria, O professor Asst Wang espera que o custo de fabricação de sensores de imagem caia - eventualmente levando a câmeras mais baratas com bateria de longa duração.

Como funciona a nanoestrutura de grafeno

O Professor Asst Wang teve uma ideia inovadora para criar nanoestruturas em grafeno que irão "prender" partículas de elétrons geradas por luz por um tempo muito mais longo, resultando em um sinal elétrico muito mais forte. Esses sinais elétricos podem então ser processados ​​em uma imagem, como uma fotografia capturada por uma câmera digital.

Os "elétrons presos" são a chave para alcançar alta fotorresposta no grafeno, o que o torna muito mais eficaz do que os sensores de imagem CMOS ou CCD (dispositivo de carga acoplada) normais, disse Asst Prof Wang. Essencialmente, quanto mais fortes os sinais elétricos gerados, mais claras e nítidas as fotos.

"O desempenho do nosso sensor de grafeno pode ser melhorado ainda mais, como a velocidade de resposta, através da engenharia nanoestruturada do grafeno, e resultados preliminares já verificaram a viabilidade do nosso conceito, "Asst Prof Wang acrescentou.

Essa pesquisa, custando cerca de $ 200, 000, é financiado pelo Nanyang Assistant Professorship subsídio inicial e parcialmente apoiado pelo Ministério da Educação Tier 2 e 3 bolsas de pesquisa.

O desenvolvimento deste sensor levou um total de 2 anos para o Asst Prof Wang ser concluído. Sua equipe era formada por dois bolsistas de pesquisa, Dr. Zhang Yongzhe e Dr. Li Xiaohui, e quatro alunos de doutorado Liu Tao, Meng Bo, Liang Guozhen e Hu Xiaonan, de EEE, NTU. Dois alunos de graduação também estiveram envolvidos neste trabalho pioneiro.

O professor assistente Wang registrou uma patente de sua invenção no Nanyang Innovation and Enterprise Office da NTU.

A próxima etapa é trabalhar com colaboradores da indústria para desenvolver o sensor de grafeno em um produto comercial.