El primer detector de luz a temperatura ambiente que puede detectar el espectro infrarrojo completo tiene el potencial de poner tecnología de visión térmica en una lente de contacto.

A diferencia de los detectores de infrarrojo medio y lejano comparables actualmente en el mercado, El detector desarrollado por investigadores de ingeniería de la Universidad de Michigan no necesita equipos de enfriamiento voluminosos para funcionar.

"Podemos hacer que todo el diseño sea muy fino, "dijo Zhaohui Zhong, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática. "Puede apilarse en una lente de contacto o integrarse con un teléfono celular".

La luz infrarroja comienza en longitudes de onda un poco más largas que las de la luz roja visible y se extiende hasta longitudes de onda de hasta un milímetro. La visión infrarroja puede ser más conocida por detectar personas y animales en la oscuridad y fugas de calor en las casas. pero también puede ayudar a los médicos a controlar el flujo sanguíneo, identificar los productos químicos en el medio ambiente y permitir que los historiadores del arte vean los bocetos de Paul Gauguin bajo capas de pintura.

A diferencia del espectro visible, que las cámaras convencionales capturan con un solo chip, Las imágenes infrarrojas requieren una combinación de tecnologías para ver de cerca, Radiación del infrarrojo medio y lejano a la vez. Aún más desafiante, los sensores de infrarrojo medio e infrarrojo lejano normalmente necesitan estar a temperaturas muy frías.

Grafeno una sola capa de átomos de carbono, podía sentir todo el espectro infrarrojo, además de la luz visible y ultravioleta. Pero hasta ahora no ha sido viable para la detección infrarroja porque no puede capturar suficiente luz para generar una señal eléctrica detectable. Con un espesor de un átomo, solo absorbe alrededor del 2,3 por ciento de la luz que le llega. Si la luz no puede producir una señal eléctrica, el grafeno no se puede utilizar como sensor.

"El desafío para la generación actual de detectores basados ​​en grafeno es que su sensibilidad es típicamente muy pobre, ", Dijo Zhong." Es de cien a mil veces más bajo de lo que requeriría un dispositivo comercial ".

Para superar ese obstáculo Zhong y Ted Norris, el Profesor Gerard A. Mourou de Ingeniería Eléctrica e Informática, trabajó con estudiantes de posgrado para diseñar una nueva forma de generar la señal eléctrica. En lugar de intentar medir directamente los electrones que se liberan cuando la luz golpea el grafeno, amplificaron la señal observando en cambio cómo las cargas eléctricas inducidas por la luz en el grafeno afectan una corriente cercana.

"Nuestro trabajo fue pionero en una nueva forma de detectar la luz, ", Dijo Zhong." Prevemos que la gente podrá adoptar este mismo mecanismo en otras plataformas de material y dispositivo ".

Para hacer el dispositivo, pusieron una capa de barrera aislante entre dos láminas de grafeno. La capa inferior tenía una corriente que la atravesaba. Cuando la luz golpea la capa superior, liberó electrones, creando agujeros con carga positiva. Luego, los electrones utilizaron un truco de la mecánica cuántica para atravesar la barrera y entrar en la capa inferior de grafeno.

Los agujeros cargados positivamente, dejado atrás en la capa superior, produjo un campo eléctrico que afectó el flujo de electricidad a través de la capa inferior. Midiendo el cambio en la corriente, el equipo pudo deducir el brillo de la luz que incide en el grafeno. El nuevo enfoque permitió que la sensibilidad de un dispositivo de grafeno a temperatura ambiente compitiera con la de los detectores de infrarrojo medio refrigerados por primera vez.

El dispositivo ya es más pequeño que una uña meñique y se puede reducir fácilmente. Zhong sugiere conjuntos de ellos como cámaras infrarrojas.

"Si lo integramos con una lente de contacto u otros dispositivos electrónicos portátiles, expande tu visión, ", Dijo Zhong." Te proporciona otra forma de interactuar con tu entorno ".

Si bien es probable que la detección de infrarrojos de espectro completo encuentre aplicación en tecnologías militares y científicas, La pregunta para el mercado tecnológico en general pronto podría ser, "¿Queremos ver en infrarrojos?"

El dispositivo se describe en un artículo titulado "Fotodetectores de grafeno con banda ultra ancha y alta capacidad de respuesta a temperatura ambiente, "que aparece en línea en Nanotecnología de la naturaleza .