«Человек не обладает способностью видеть тепловое излучение, так как его фотоны обладают слишком маленькой энергией для того, чтобы активировать светочувствительные рецепторы сетчатки, в результате чего мы не видим примерно половину солнечного спектра. Мы решили эту проблему, создав сверхчувствительную систему конверсии инфракрасного излучения в видимый глазу свет», — пишут физики.
Как объясняют авторы разработки, группа китайских физиков под руководством доцента Технологического института Пекина (Китай) Му Гэ, почти все современные системы ночного видения и теплового зрения представляют собой набор из фотодетекторов, способных улавливать фотоны инфракрасного излучения, и различных дисплеев, на которые выводится получаемая этими датчиками картинка.
Подобные устройства позволяют видеть окружающий мир в полной темноте, однако при этом у них есть масса недостатков. В частности, они часто обладают громоздкими размерами и требуют внешних источников питания, а также обычно выводят изображение с низким разрешением или в монохромной форме, что мешает их пользователю видеть различия в «цвете» теплового излучения, вырабатываемого разными объектами.
Тепловизор на базе квантовых точек
Физики из Китая обошли эти проблемы, создав материал, который объединяет в себе квантовые точки из теллурида ртути и органические светодиоды трех разных типов. Первые представляют собой искусственные подобия атомов, способные поглощать ИК-излучение и вырабатывать носители отрицательного и положительного зарядов, которые используются органическими светодиодами для формирования вспышек синего, красного и зеленого света.
Ученым удалось подобрать такой характер взаимодействий между квантовыми точками и светдиодами, в результате которого инфракрасное излучение преобразуется в полноцветное видимое изображение, которое может напрямую воспринимать сетчатка человека. Созданная учеными структура также является прозрачной и обладает сверхмалой толщиной, что позволяет наносить ее на линзы очков и других носимых гаджетов.
Для демонстрации этого ученые создали прототип носимой «полноцветной» системы ночного зрения, которая обладает массой всего в 23 грамма и позволяет пользователю рассматривать даже очень небольшие объекты длиной и шириной в доли миллиметра. Схожим образом, как предполагают ученые, можно изменить светочувствительные белки в клетках сетчатки, что позволит встроить аналогичную систему теплового зрения в глаза людей и других живых существ, не обладающих этой способностью.