Команда учёных опубликовала в журнале Nature Communications информацию о новом микрофотонном многофункциональном метаматериале на основе полимера (Polymer-based Micro-photonic Multi-functional Metamaterial, PMMM). Коэффициент светопропускания нового материала составляет 95 % по сравнению с 91 % у большинства стёкол. Также PMMM самоочищается и отражает инфракрасные волны, поддерживая температуру в помещении на 6 °C ниже, чем снаружи.

Источник изображений: Gan Huang, KIT

PMMM представляет собой тонкую плёнку, которую можно наклеить на поверхность обычного стекла. Свои особые свойства он приобретает благодаря микроскопической структуре поверхности, на которой выгравирован узор из пирамидок шириной всего 10 микрон каждая. Этот узор рассеивает 73 % падающего на плёнку света, что делает поверхность визуально матовой, при этом коэффициент светопропускания PMMM составляет 95 % по сравнению с 91 % у большинства стёкол.

Разработчики утверждают, что новый материал обеспечивает более комфортное освещение не только для людей, но и для растений. «Этот материал позволяет создавать освещённые, безбликовые и обеспечивающие конфиденциальность внутренние помещения для работы и проживания, — утверждает ведущий исследователь Ган Хуанг (Gan Huang). — В теплицах высокий коэффициент пропускания света может повысить урожайность, поскольку эффективность фотосинтеза на 9 % выше, чем в теплицах со стеклянной крышей».

PMMM также обладает способностью отражать инфракрасное излучение, охлаждая помещение за счёт так называемого «радиационного охлаждения». Использование нового материала способно, по утверждению создателей, снизить температуру в помещении на 6 °C по сравнению с температурой окружающей среды.

Разработчики также сообщают о способности PMMM к самоочищению. Выгравированные микроскопические пирамидки обеспечивают материалу гидрофобные свойства, удерживая тончайший слой воздуха, из-за чего капли воды (дождь, роса) скатываются, унося с собой пыль и грязь.

«Этот материал может одновременно оптимизировать использование солнечного света в помещении, обеспечить пассивное охлаждение и снизить зависимость от кондиционирования воздуха, — уверен Хуанг. — Решение масштабируемо и может быть легко интегрировано в планы экологически чистого строительства зданий и городского развития».

Европейские учёные изобрели и испытали технологию производства не содержащих ядовитых веществ инфракрасных датчиков. До сих пор подобные датчики содержали ртуть, фосфор, свинец и другие вещества не совместимые со здоровьем человека. Открытие безопасных материалов позволит повсеместно внедрить инфракрасное зрение, что подтолкнёт производство, робототехнику и улучшит качество жизни людей.

Источник изображения: ICFO

Исследователи из испанского Института фотонных наук (ICFO) совместно со специалистами из дочерней компании Qurv разработали новый тип квантовых точек, чувствительных к диапазону 1–2 мкм (SWIR, short wave infrared или коротковолновый инфракрасный диапазон). Квантовые точки называют квантовыми не только за то, что они работают на принципах квантовой физики.

Квант в оригинале — это порция чего-то. Квантовые точки — это «порции» полупроводников нанометрового размера, которые действуют как отдельный элемент. В случае квантовых точек в составе датчиков изображения они поглощают свет одной длины волны и/или генерируют свет другой длины волны. Чувствительные к инфракрасному диапазону квантовые точки улавливают свет в этом диапазоне, а излучают его в видимом.

Как вариант для изготовления массива квантовых точек используется технология осаждения или синтеза из коллоидных растворов. Традиционно прекурсоры для таких растворов создавались с использованием фосфина. Исследователи заменили это токсичное вещество безопасным соединением теллурида серебра (Ag₂Te). Изготовленные таким образом квантовые точки использовали для создания SWIR-фотоприёмника. Опытный фотоприёмник продемонстрировал отличные характеристики в спектральном диапазоне от 350 до 1600 нм с линейным динамическим диапазоном, превышающим 118 дБ.

Затем учёные собрали полноценную матрицу на базе традиционных CMOS-элементов. Испытания матрицы показали, что всё работает без нареканий. Так, новые инфракрасные датчики помогли увидеть кремниевую пластину на просвет (кремний прозрачен для инфракрасных лучей), а также визуализировали изображение предметов в пластиковой бутылке с мутным раствором жидкости, которые не были видны для обычного взгляда.

Безопасные для здоровья и чувствительные к инфракрасному свету квантовые точки можно использовать повсеместно, уверены учёные. От нанесения на обычные оконные стёкла до систем машинного зрения и установки в смартфоны и гарнитуры. Они помогут видеть сквозь туман, снег и ночь, анализировать состав продуктов, помогать спасателям и медикам.

Исследователи из Университета Флиндерса (Австралия) создали новый недорогой полимер, который позволяет изготавливать линзы и объективы для приборов ночного видения. Открытие способно многое изменить в индустрии тепловизоров, а они нужны как для военного, так и гражданского применения.

Источник изображений: Advanced Optical Materials

Сегодня линзы и объективы для IR-камер изготавливают фрезеровкой из таких материалов, как германий и халькогенидные стёкла. Это длительная процедура и затратные материалы. Стоимость линз из германия может достигать тысячи долларов США. К тому же, халькогенидные стёкла обычно содержат такие токсичные вещества, как мышьяк или селен. Предложенный австралийцами полимер синтезируется из обычной серы и циклопентадиена — материалов, которые получаются при рядовой переработке и очистке нефти.

Как утверждают учёные, созданный ими пластик обладает самой большой прозрачностью для инфракрасных волн длинноволнового участка из обнаруженных сегодня материалов. Он позволяет не только защищать объективы инфракрасных камер, камуфлируя их и просто закрывая от пыли, но также способен преломлять лучи инфракрасного диапазона. Иначе говоря, из него простой штамповкой или литьём можно изготавливать линзы и, в конечном итоге, собирать их в объективы.

Разные варианты линз из нового полимера: увеличительная, уменьшающая и линза Френеля

Один грамм нового пластика стоит один цент. Цена на объективы из него будет копеечная, что позволит широко использовать IR-объективы в гражданских целях от машинного зрения до камер наблюдения и смартфонов, о чём авторы сообщили в статье в журнале Advanced Optical Materials.