Světelný senzor o tloušťce několika atomových vrstev
Američtí vědci z Riceho univerzity vytvořili světelný nanosenzor, sestávající ze tří obrazových prvků (pixelů), přičemž k jeho stavbě použili sendvič z vrstev dvourozměrného materiálu o šířce několika atomů.
Tímto materiálem byla síť na bázi sloučeniny CIS, vytvořená, jak zkratka napovídá, z atomů mědi, india a selenu.
Jejich světelný nanosenzor funguje na podobném základu, jako osvědčená fotocitlivá součástka zvaná charge-coupled device (CCD) - zařízení s vázanými náboji. Prvky CCD dnes známe i z běžných videokamer, digitálních fotoaparátů či skenerů. Jde u nich v zásadě o princip, že částice světla, fotony, se v součástce typu CCD díky fotoelektrickému jevu přemění na odpovídající vázané elektrické náboje a tato informace o zachycených nábojích se pak přečte nebo uloží podobně jako obsah digitální polovodičové paměti. Historicky poprvé se světelné senzory vyrobené na principu CCD použily u speciálních vysoce citlivých kamer v astronomii.
Dvourozměrná síť v podobě nanomatrice, vyrobené z atomů mědi, india a selenu, funguje jako ultratenká optoelektronická paměť, stimulovaná dopadajícími fotony světla. Vědci sice získali dobré výsledky i s CCD prvkem na bázi disulfidu molybdenu, avšak podobná součástka s charakterem dvourozměrné sítě se ukázala jako slibnější pro vývoj integrované nanoelektroniky, která bude schopna zachycovat obraz o vysokém rozlišení. Dnešní zařízení s prvky CCD jsou těžká, objemná a tuhá, zatímco dvojrozměrné nanosenzory a tedy i kamery, fotoaparáty a skenery na bázi CIS budou moci být velmi tenké, lehké, pružné a navíc průhledné.
Pixely na bázi materiálu CIS jsou velmi citlivé a umožňují pohodlně přechovávat uvězněné elektrony pro další zpracování. Subtilnost součástek bude výhodná například při lékařských aplikacích během snímání obrazu uvnitř pacientova těla. Jejich pružnost zase umožní obepnout jakoukoliv plochu, například vypouklé čočky, což dává možnost opravám obrazu v reálném čase.
Vědci nejdříve vypěstovali syntetické krystaly materiálu CIS (s konkrétním vzorcem CuIn7Se11) a pak z nich vytáhli 2 nanometry tenkou mřížku o tloušťce 9 atomů. Tato mřížka byla zaostřeným iontovým paprskem rozřezána na tři segmenty. K těmto segmentům pak vědci připojili páry elektrod z titanu a zlata, čímž vznikly tři obrazové pixely. Skupina vědců z Riceho univerzity popsala vývoj světelného nanosenzoru v časopise Nano Letters, vydáváném organizací American Chemical Society.
Zdroje: Phys.Org, ScienceDaily, Nano Letters
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Kdo jste vy? Klára, nebo učitel?
Tereza Kostková, moderátorka ČRo Dvojka
Jak Klára obrátila všechno vzhůru nohama
Knížka režiséra a herce Jakuba Nvoty v překladu Terezy Kostkové předkládá malým i velkým čtenářům dialogy malé Kláry a učitele o světě, který se dá vnímat docela jinak, než jak se píše v učebnicích.
