Camera’s voorzien van een nieuwe revolutionaire beeldsensor zullen binnenkort in staat zijn om heldere en scherpe foto’s te maken in donkere omstandigheden.
De nieuwe sensor, vervaardigd uit grafeen en ontdekt in de Nanyang Technological University wordt verondersteld de eerste sensor te zijn dat een breed scala aan licht kan detecteren – van het zichtbare tot mid-infrarood – met een uiterst hoge gevoeligheid. Dit betekent dat het geschikt is voor gebruik in alle soorten camera’s, zoals infrarood camera’s, snelheidscamera’s, satellietbeelden en andere.
Niet alleen is de grafeen sensor duizend keer gevoeliger voor licht dan de huidige beeldsensoren waarmee de camera’s van vandaag zijn uitgerust, de sensor verbruikt ook tien keer minder energie als het werkt op lagere voltages.
Grafeen sensoren worden geraamd – bij massaproductie – tot vijf keer goedkoper te zijn.
De uitvinder van de grafeen sensor, assistent-professor Wang Qijie, van de School of Electrical & Electronic Engineering NTU’s, zei dat verondersteld wordt dat dit de eerste keer is dat een breed-spectrum, hoog lichtgevoelige sensor ontwikkeld is met behulp van zuiver grafeen.
Zijn doorbraak, gesteld door het vervaardigen van een vel grafeen naar nieuwe nano-structuren, werd deze maand gepubliceerd in Nature Communications.
“We hebben laten zien dat het nu mogelijk is om goedkope, gevoelige en flexibele foto-sensoren te maken van enkel grafeen.
We verwachten dat onze innovatie een grote impact zal hebben, niet alleen bij de consumenten beeldverwerking industrie, maar ook in satelliet beeldvorming, communicatie-industrie en mid-infrarood applicaties”, sprak Assistent-Prof Wang.
“Tijdens het ontwerpen van deze sensor hebben we de huidige productie-praktijken voor ogen gehouden. Dat betekent dat de industrie in principe camera sensoren kan blijven produceren die gebruik maken van het CMOS-proces (Complementary Metal-oxide-semiconductor), de heersende technologie die gebruikt wordt door de meerderheid van de fabrieken in de elektronica-industrie.
Bijgevolg kunnen fabrikanten het huidige basismateriaal van foto-sensoren gemakkelijk vervangen met ons nieuw nano-gestructureerd grafeen materiaal.”
Assistent-Prof Wang verwacht dat de productiekosten van beeldsensoren zullen dalen – indien de sensor wordt goedgekeurd door de industrie – wat uiteindelijk zou leiden tot goedkopere camera’s met een langere batterijlevensduur.
Hij had het geniale idee om nanostructuren te creëren die licht genererende elektronen deeltjes kunnen ‘vangen’ voor een veel langere tijd, resulterend in een veel krachtiger elektrisch signaal.
Dergelijke elektrische signalen kunnen dan in een beeld worden verwerkt. Zoals een foto, vastgelegd met een digitale camera.
“Gevangen elektronen” is de sleutel tot het bereiken van hoge lichtreactie in grafeen, waardoor het veel effectiever dan de normale CMOS of CCD (Charge-Coupled Device) beeldsensoren werkt, zei Assistent-Prof Wang. In wezen, hoe sterker de elektrische signalen gegenereerd worden, hoe helderder en scherper de foto.
De ontwikkeling van de sensor nam meer dan twee jaar in beslag.
Assistent-Prof Wang heeft een patent ingediend langs het ‘NTU’s Nanyang Innovation and Enterprise Bureau’ voor zijn uitvinding.
De volgende stap is om samen met industriële collaborateurs de grafeen sensor te ontwikkelen tot een commercieel product.
Bron: Sciencedaily
Foto: Nanyang Technological University