Преобразование некоторых параметров, таких, как интенсивность света, в электрические сигналы лежат в основе принципов работы камер, используемых в смартфонах, планшетных компьютер ах и т.п. Однако, все датчики на основе CCD-матриц обладают одним недостатком – они работают только в одном достаточно узком диапазоне спектра света. Теперь же ученые разработали альтернативный вариант, датчик, который может измерить параметры света практически любого диапазона механическим способом, что значительно расширяет область его применения.
Созданное учеными из Орегонского университета называется “наномеханический графеновый болометр” и его рабочий элемент по форме напоминает крошечный батут. “Батут” представляет собой лист графена, материала, являющегося формой углерода с кристаллической решеткой одноатомной толщины. Этой графеновой мембране, обладающей высокой тепло- и электропроводимостью, придана необходимая форма, и она растянута внутри кремниевой основы. Размеры всего этого приблизительно в десять раз меньше толщины человеческого волоса.
Когда свет, независимо от его длины волны, падает на графен, этот материал очень быстро нагревается в точке падения света и расширяется, что приводит к изменению резонансной частот мембраны в целом. Фактически, отслеживая изменения частоты и формы механических колебаний графеновой мембраны, можно с достаточно высокой точностью установить количество и параметры света, попавшего на поверхность датчика-болометра.
Такая технология, в конечном счете, может быть использована в целом ряде областей применения, от астрономии до рентгенографии, благодаря возможности измерения света с различными длинами волн, начиная от длинноволнового инфракрасного света и заканчивая коротковолновым рентгеном. В дополнение к этому такой датчик сохраняет работоспособность, как при комнатной температуре, так и при температуре до 2000 градусов Цельсия в теории.
“Мы надеемся, что созданное нами устройство даст ученым возможность разгадать некоторые из тайн нашего Солнца, позволит улучшить область медицинской диагностики и реализовать безопасную тепловую рентгенографию” – рассказывает профессор Бенжамин Алеман (Benjamin Aleman), руководитель научной группы, – “Так же новая технология способна помочь пожарным и военным видеть в условиях бушующего пламени, что, в свою очередь, позволит спасти множество человеческих жизней”.