Электронные контактные линзы из графена

С открытием нового материала – графена – наметился некий прорыв в области развития электроники и электронных гаджетов. Кроме своих электрических свойств, новый материал примечателен тем, что может выполнять функцию полупроводника даже при однослойной одноатомной толщине. Использовать это качество решили инженеры из Мичиганского университета. Они создали умные контактные линзы, использовав для этого два сложенных между собой одноатомных слоя графена.

Основную задачу, которую исследователи решили положить на новые контактные линзы – использовать их в качестве широкополосного сенсора изображения, работающего как в видимой, так и инфракрасной области. И в отличие от других подобных сенсоров, которые требуют как очень сложных схем управления, так и могут работать только при низких температурах, новые контактные линзы прекрасно функционируют даже при комнатной температуре и не требуют при этом сложной электроники.

Однако в процессе работы над линзами исследователи столкнулись с одной достаточно сложной проблемой. Дело в том, что одноатомный слой графена с одной стороны прозрачный и поэтому хорошо подходит для изготовления электронных контактных линз, но с другой стороны – эта прозрачность не позволяет линзе самой улавливать достаточно света, чтобы можно было регистрировать изображения.

Решением этой проблемы стало использование двух слоев одноатомного графена и еще одного слоя – прозрачного диэлектрика. В результате первый слой графена выполняет роль фотодетектора, диэлектрик – фотограницы между двумя слоями, а второй слой – собственно сенсора. Когда свет попадает на верхний слой, он вызывает появление активных фотонов, которые попадают через диэлектрик во второй слой, изменяя его электрическую проводимость. В результате, подключенный к контактным линзам считыватель может регистрировать изображение, причем не только днем, но и ночью.

В результате получился своеобразный фотоэлемент, который по чувствительности сравним с современными кремниевыми датчиками на основе CMOS, используемыми в современных цифровых камерах. При этом новые структуры способны еще и регистрировать инфракрасный свет.

Разработчики планируют в будущем значительно расширить спектр детектируемого света, расширив его дальше в инфракрасную область и захватив еще и ультрафиолетовую. При этом камеры на основе новых сенсоров можно будет внедрять даже в мобильные телефоны и смартфоны.