p Pesquisadores do Sandia National Laboratories desenvolveram minúsculos, antenas de ouro para ajudar câmeras e sensores que "veem" o calor a fornecer imagens mais nítidas da radiação infravermelha térmica para tudo, desde estrelas e galáxias até pessoas, edifícios e itens que requerem segurança. p Em um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento Dirigido por Laboratório, uma equipe de pesquisadores desenvolveu um detector habilitado para nanoantena que pode aumentar o sinal de uma câmera infravermelha térmica em até três vezes e melhorar a qualidade da imagem reduzindo a corrente escura, um componente importante do ruído da imagem, de 10 a 100 vezes.

p Câmeras e sensores infravermelhos térmicos existem há 50 anos, mas o design tradicional do detector que fica atrás da lente da câmera ou do sistema óptico de um sensor parece estar atingindo seus limites de desempenho, disse David Peters, um gerente de Sandia e líder de projeto de nanoantena.

p Ele disse que melhorou a sensibilidade em detectores infravermelhos, além do que o design típico pode oferecer, é importante para o trabalho de segurança nacional do Sandia e para outros usos, como a pesquisa astronômica.

p Vendo mais com menos

p A sensibilidade e a qualidade da imagem de um detector infravermelho geralmente dependem de uma espessa camada de material detector que absorve o calor que entra e o transforma em um sinal elétrico que pode ser coletado e transformado em imagem. A espessura da camada do detector determina quanto calor pode ser absorvido e lido pela câmera, mas as camadas grossas também têm desvantagens.

p "O material do detector está sempre criando espontaneamente elétrons que são coletados e adicionam ruído à imagem, o que reduz a qualidade da imagem, "Peters disse." Este fenômeno, chamada corrente escura, aumenta junto com a espessura do material do detector - quanto mais espesso o material é, mais ruído na imagem ele cria. "

p A equipe de pesquisa desenvolveu um novo design de detector que evita depender de camadas espessas e, em vez disso, usa uma nanoantena de sub comprimento de onda, uma matriz padronizada de formas quadradas ou cruzadas de ouro, para concentrar a luz em uma camada mais fina de material detector. Este projeto usa apenas uma fração de um mícron de material detector, enquanto os detectores infravermelhos térmicos tradicionais têm uma espessura de 5 a 10 mícrons. Um cabelo humano tem cerca de 75 mícrons de largura.

p O design aprimorado com nanoantena ajuda os detectores a ver mais de 50% da radiação infravermelha de um objeto, ao mesmo tempo que reduz a distorção da imagem causada pela corrente escura, enquanto a tecnologia atual só pode ver cerca de 25% da radiação infravermelha. Também permite a invenção de novos conceitos de detector que não são possíveis com a tecnologia existente.

p "Por exemplo, com nanoantenas, é possível expandir drasticamente a quantidade de informações adquiridas em uma imagem controlando primorosamente a resposta espectral no nível do pixel, "Peters disse.

p A equipe faz os detectores habilitados para nanoantena alterando ligeiramente o processo normal de fabricação de um detector de infravermelho. Ele começa "fazendo crescer" o material do detector no topo de um disco fino chamado wafer. Em seguida, o material do detector é invertido em uma camada de eletrônicos que lê os sinais coletados pela nanoantena e a camada do detector. Depois de descartar o wafer, uma pequena quantidade de ouro é aplicada para criar a camada de nanoantena padronizada na parte superior do material do detector.

p Do laboratório nacional à indústria

p "Não era certo que isso iria funcionar, então é por isso que Sandia assumiu, "Peters disse." Agora, chegamos ao ponto em que comprovamos esse conceito e essa tecnologia está pronta para ser comercializada. Este conceito pode ser aplicado a diferentes tipos de detectores, portanto, há uma oportunidade para os fabricantes existentes integrarem essa nova tecnologia com seus detectores existentes. "

p Peters disse que Sandia está buscando pistas para estabelecer um Acordo de Pesquisa e Desenvolvimento Colaborativo para começar a transferir a tecnologia para a indústria.

p "Este projeto é um exemplo perfeito de como um laboratório nacional pode provar um conceito e, em seguida, transferi-lo para a indústria, onde pode ser desenvolvido ainda mais, "Peters disse.