Ultrakevyt valonilmaisin, joka havaitsee ihmissilmälle näkymättömiä aallonpituuksia, voisi mahdollistaa pimeänäön piilolinsseillä, uskovat Michiganin yliopiston tutkijat.
Pimeänäkö tai hämäränäkö, valaisee ihmisten, eläimien, autojen, elektronisten laitteiden ja muiden kohteiden säteilemää lämpöä.
Nykyiset modernitkin pimeänäkökiikarit ovat varsin kömpelöt. Kuva: Wikimedia Commons
Michiganin yliopiston tutkijat ovat rakentaneet ensimmäisen valonilmaisimen, joka havaitsee koko infrapunaspektrin. Infrapunavalo alkaa vain vähän näkyvää punaista valoa pidemmistä aallonpituuksista päättyen noin millimetrin pituisiin aallonpituuksiin. Infrapunanäkö on kenties tunnetuin pimeänäön tyyppi. Sen avulla voidaan esimerkiksi löytää rakennusten lämpövuodot, mitata verenvirtausta, tunnistaa ympäristöstä kemikaaleja sekä nähdä maalausten luonnokset ja taiteilijoiden tekemät muutokset maalausten alta.
Toisin kuin nykyiset infrapunailmaisimet, uusi ilmaisin ei tarvitse kömpelöä jäähdytyslaitteistoa toimiakseen.
Pystymme tekemään mallista superohuen. Se voidaan piilottaa piilolinssiin tai integroida matkapuhelimeen.
Sensorin materiaalina käytetty grafeeni on vuonna 2004 löydetty hiilen allotrooppinen muoto, joka sisältää yhden kerroksen hiiliatomeja. Se kykenee havaitsemaan koko infrapunaspektrin sekä näkyvän valon ja ultraviolettivalon. Koska grafeeni sisältää vain yhden atomikerroksen, se absorboi vain noin 2,3 % prosenttia siihen osuvasta valosta. Ellei valo kykene luomaan sähköistä signaalia, grafeenia ei voida käyttää ilmaisimena.
Grafeiini muistuttaa mehiläiskennostoa. Kuva: Wikimedia Commons
"Nykyisen sukupolven grafeenipohjaisten ilmaisimien herkkyys on yleisesti ottaen huono. Se on 100-1000 kertaa heikompi kuin kaupalliselta laitteelta vaadittaisiin", Zhong sanoo.
Voittaakseen tämän esteen, professorit Zhong ja Ted Norris, ovat työskennelleet opiskelijoiden kanssa suunnitellakseen uuden tavan luoda sähköinen signaali. Sen sijaan, että he yrittäisivät mitata elektronien määrää, he vahvistavat signaalia tarkkailemalla miten valon aiheuttamat sähkövaraukset muuttavat grafeenin lähellä olevien kohteiden sähkövirtauksia.
Tutkijat laittoivat eristävän estekerroksen kahden grafeenitason väliin. Alemman tason lävitse kulki sähkövirtaus ja kun valo osui ylemmälle tasolle, se vapautti elektroneja, jotka muodostivat positiivisina varauksina toimivia "reikiä". Tämän jälkeen elektronit käyttävät kvanttimekaniikan temppua, jolla ne pääsevät alemmalle tasolle. Estekerroksen avulla voidaan mitata sähkövirtauksessa tapahtuvia muutoksia valon osuessa grafeeniin ja muutoksista voidaan päätellä valon kirkkaus.
Laite on jo nykyisellään vain pikkurillin kynnenpään kokoinen ja sitä voidaan helposti pienentää.
Jos laite integroidaan piilolinssiin tai puettavaan elektroniikkaan, se avartaa näkemistä. Se tarjoaa uuden tavan olla vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa.
Pimeänäkölaitteet ovat tällä hetkellä yleisessä käytössä sotilaallisissa ja tieteellisissä teknologioissa. Pian kysymys yleisellä teknologiamarkkinoilla voi kuulua:
"Haluammeko nähdä infrapunasäteilyä?"
Piilolinssit näyttävät olevan jatkuvasti esillä teknologiana, jolla voidaan laajentaa ihmisten kykyjä - luultavasti niiden huomaamattoman luontonsa takia. Aiemmin on puhuttu mm. Googlen kehittämistä piilolinsseistä, joilla voidaan monitoroida verensokeria sekä teleskooppipiilolinsseistä, joilla voitaisiin parantaa mm. silmänpohjanrappeumasta kärsivien näköä.
Lähde: https://news.umich.edu/new-tech-could-lead-to-night-vision-contact-lenses/
