Производители инфракрасных камер оказались в сложной ситуации: ужесточающиеся экологические нормы запрещают использование токсичных тяжелых металлов, таких как ртуть и свинец, которые являются основой современных ИК-детекторов. Это нормативное давление сдерживает широкое внедрение тепловизионных систем в таких областях, как автономные транспортные средства, медицинская диагностика и системы безопасности, несмотря на растущий спрос. Потенциальное решение этой проблемы предложили инженеры из Инженерной школы Тандон при Нью-Йоркском университете. Их разработка использует экологически чистые коллоидные квантовые точки для обнаружения инфракрасного света.
Традиционные детекторы создаются с помощью медленных и дорогостоящих методов, требующих сверхточной укладки атомов. Коллоидные же квантовые точки синтезируются в растворе, подобно чернилам, и могут наноситься на подложку с помощью простых и масштабируемых методов, аналогичных печати на рулонных материалах. Этот переход от кропотливой сборки к обработке в растворе кардинально снижает стоимость производства.
Одной из основных инженерных задач было создание достаточно проводящих чернил на основе квантовых точек для эффективной передачи сигнала. Исследователи добились этого с помощью технологии обмена лигандами в растворе, которая адаптирует химические свойства поверхности наночастиц, значительно повышая производительность конечного устройства. Этот процесс позволяет получать гладкие и однородные пленки за один этап, что идеально для массового производства. Созданные прототипы демонстрируют выдающиеся характеристики: они реагируют на инфракрасный свет за микросекунды и способны улавливать сигналы мощностью всего в нановатты.
Как подчеркивает Саху, для оснащения тепловизорами каждого автомобиля или смартфона необходимы детекторы, соответствующие экологическим стандартам и при этом экономичные, и новый подход может сделать эти технологии гораздо доступнее. Хотя по некоторым параметрам новые детекторы пока уступают лучшим образцам на основе тяжелых металлов, ученые уверены, что дальнейшее совершенствование синтеза и конструкции устройств позволит быстро сократить этот разрыв.
Ранее Наука Mail рассказывала, что тепловизоры позволяют роботу ориентироваться в условиях нулевой видимости, находить людей по тепловому следу или дыханию, определять состав воздуха и распознавать опасные вещества.
