O holograma implementado com o semicondutor bidimensional WSe2/ReSe2, que é um fotodiodo sensor de polarização, ReSe2 na frente e WSe2 na parte traseira são visualizados em espaço tridimensional. Crédito:Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST)
Os hologramas 3D, antes vistos apenas em filmes de ficção científica, podem em breve chegar à tecnologia de consumo. Até agora, hologramas 3D baseados no método de holografia de mudança de fase podiam ser capturados usando uma câmera grande e especializada com um filtro polarizador. No entanto, um grupo de pesquisa coreano acaba de desenvolver uma tecnologia que pode adquirir hologramas em dispositivos móveis, como smartphones.
O Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST, Diretor Seok-jin Yoon) anunciou recentemente que uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Min-Chul Park e Dr. Do Kyung Hwang do Centro de Materiais e Dispositivos Opto-Eletrônicos, em colaboração com uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Seongil Im do Departamento de Física da Universidade Yonsei, teve sucesso no desenvolvimento de um fotodiodo que detecta a polarização da luz na região do infravermelho próximo sem filtros de polarização adicionais e, assim, a realização de uma imagem holográfica miniaturizada sensor para hologramas digitais 3D, utilizando os materiais semicondutores 2D:disseleneto de rênio e disseleneto de tungstênio.
Os fotodiodos, que convertem a luz em sinais de corrente, são componentes essenciais dentro dos pixels de sensores de imagem em câmeras digitais e de smartphones. A introdução da capacidade de detectar a polarização da luz no sensor de imagem de uma câmera comum fornece uma variedade de novas informações, permitindo o armazenamento de hologramas 3D. As câmeras com sensor de polarização anteriores têm um filtro de polarização adicional, com várias centenas de micrômetros de tamanho, conectado a um sensor de imagem de diodo óptico ultrapequeno, com menos de um micrômetro de tamanho. Assim, eles não puderam ser implementados em dispositivos eletrônicos portáteis devido à sua incapacidade de serem integrados e miniaturizados.
Diagrama esquemático de hologramas de bioaplicação. Crédito:Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST)
O grupo de pesquisa desenvolveu um fotodiodo empilhando um semicondutor tipo n, disseleneto de rênio, que apresenta uma diferença na absorção de luz dependente do ângulo de polarização linear da luz na região do infravermelho próximo (980 nm), e um semicondutor tipo p, disseleneto de tungstênio, que não apresenta diferença na foto-resposta dependente da polarização, mas permite desempenho superior. O dispositivo é excelente na fotodetecção de vários comprimentos de onda do ultravioleta ao infravermelho próximo, sendo capaz até mesmo de detectar seletivamente as características de polarização da luz na região do infravermelho próximo. O grupo de pesquisa utilizou o dispositivo para criar um sensor de imagem holográfica digital que registra as características de polarização para capturar hologramas com sucesso.
Esquema de dispositivo 3D de um fotodiodo de heterojunção 2D WSe2/ReSe2 pn (esquerda) e modulação de fotocorrente em função do ângulo de polarização linear da luz incidente (direita). Crédito:Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST)
Dr. Hwang do KIST disse:"Pesquisa sobre o downsizing e integração de elementos individuais é necessária para miniaturizar sistemas holográficos. Os resultados de nossa pesquisa estabelecerão as bases para o desenvolvimento futuro de módulos de sensores de câmera holográfica miniaturizados". Além disso, o Dr. Park comentou:"O novo sensor pode detectar ainda mais a luz infravermelha próxima, bem como a luz visível anteriormente indetectável, abrindo novas oportunidades em vários campos, como visão noturna 3D, direção autônoma, biotecnologia e quase aquisição de dados infravermelhos para análise e restauração de bens culturais."
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