在越來越注重小體積和集成化的今天，紅外傳感器的設(shè)計也在追求小體積大功用。近日，美國科學(xué)家就利用石墨烯研發(fā)了一種只有指甲般大小的紅外傳感器。
無需安裝笨重的冷卻裝置，全新的紅外技術(shù)完全能夠在室溫進行對全紅外光譜的觀測。由于體積小、重量輕，它甚至能夠集成到隱形眼鏡或手機當(dāng)中，未來有望在軍事、安保、醫(yī)學(xué)等多個領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
紅外線的波長通常是在760納米至1毫米之間，屬于波長比紅光長的非可見光，分為近紅外線、中紅外線和遠紅外線三種。普通攝像機只能拍攝到可見光，而紅外成像技術(shù)可以同時看到近紅外、中紅外和遠紅外各種不同頻譜的圖像。但設(shè)計上的難點是，中紅外和遠紅外傳感器都必需在極低的溫度下才能工作。
上一代石墨烯紅外線傳感器存在靈活度太差的問題，無法滿足商用設(shè)備的需求。因為石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層構(gòu)造物質(zhì)，能夠探測到紅外線、可見光和紫外線，但由于石墨烯對光線的吸收不佳，難以收集足夠的光線來產(chǎn)生電信號，來達到良好的可操作性。
為了越過這一障礙，研發(fā)團隊對石墨烯產(chǎn)生電信號的過程進行了改良。相關(guān)報道稱，他們在兩個石墨烯薄片之間設(shè)置了一個絕緣隔離層，底層有電流經(jīng)過。當(dāng)光線映照到頂層石墨烯時就會釋放電子，產(chǎn)生帶正電的空穴。然后，在量子機制的作用下，電子穿過中間的絕緣層，抵達底部的石墨烯層。此時，留在上層石墨烯上的帶正電空穴會產(chǎn)生電場，并對下層石墨烯的電流產(chǎn)生影響。經(jīng)過這種電流的變化，就能推斷出投射在上層石墨烯上的光的亮度。
研發(fā)團隊稱，新辦法初次讓中紅外和遠紅外傳感器的靈活度到達了一個新的高度，可以完全替代需要冷卻安裝才可以運轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)紅外線傳感器。并且該設(shè)備只要一個指甲蓋大小，很容易完成集成。假如可以將這種探測器集成到隱形眼鏡或其他可穿戴電子設(shè)備當(dāng)中，將有望為人們提供一種全新的交互方式。同時，該技術(shù)也為紅外線技術(shù)在軍事、安保、醫(yī)學(xué)等多個范疇中的應(yīng)用開拓了新的應(yīng)用空間。
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