Costruito il primo sensore fotografico al grafene

SINGAPORE – Un gruppo di ricercatori del Nanyang Technological University ha sviluppato un sensore per fotocamere, totalmente in grafene, che raggiunge una sensibilità millevolte superiore a qualsiasi cosa disponibile oggi. Il sensore è capace di rilevare un vasto spettro di luce, rendendolo quindi ideale per tanti diversi tipi di camere. Potrà in futuro essere impiegato in fotocamere per il traffico, fotocamere infrarosse e le ottiche di sonde spaziali – lander e rover inclusi. Lo studio è stato pubblicato nella rivista Nature Communications.

Il sensore è in grado di produrre immagini molto più nitide, in particolare nel caso di situazioni a bassa luminosità, come potrebbe appunto essere un pianeta come Marte, dove la quantità di luce che arriva dal Sole è molto minore rispetto alla Terra. Richiede, peraltro, un’energia dieci volte minore

rispetto a quella attualmente in uso nei dispositivi ordinari, il che sarà molto utile anche in termini di risparmio.  “Abbiamo mostrato che è adesso possibile creare sensori fotografici altamente sensibili, flessibili, poco costosi e fatti interamente in grafene. Ci aspettiamo che la nostra innovazione abbia un grande impatto non solo sull’industria dei consumatori (quella dei clienti medi), ma anche sui satelliti spaziali, industrie delle telecomunicazioni, e anche per applicazioni nel medio-infrarosso”, ha spiegato Wang Qijie, uno degli autori della ricerca. Per quanto concerne invece le future fotocamere al grafene, Wang Qijie precisa che hanno sicuramente il potenziale di diventare mainstream (cioè largamente diffusi per le applicazioni anche più comuni).

“Progettando questo sensore, abbiamo tenuto in mente i processi e le pratiche necessarie per la manifattura di massa. Questo significa che l’industria può, in linea di principio, continuare ad usare sensori per fotocamere usando il processo CMOS (Complementary metal-oxide-semiconductor), che oggi è la tecnologia prevalente per la base dei dispositivi elettronici. Quindi, le compagnie produttrici possono facilmente sostituire l’attuale materiale di base per i sensori fotografici, con la nostra nuova nano-struttura in grafene”, spiega Wang Qijie.

Vediamo come funziona. Il grafene è un materiale costituito da uno strato di carbonio, avente uno spessore equivalente alle dimensioni di un solo atomo, in cui gli atomi si dispongono a formare esagoni con angoli di 120°. Wang Qijie descrive l’esperimento. Grazie ad un’idea innovativa, è stato possibile creare una struttura che intrappola per lungo tempo gli elettroni generati dalla luce, permettendo di ottenere un segnale elettrico migliore sulle CCD (elementi alla base delle fotografie digitali che conosciamo). “La performance del nostro sensore a grafene potrà migliorare ancora molto in futuro, migliorando, per esempio, il tempo di risposta attraverso una migliore ingegneria nanotecnologica della struttura del sensore, e ci sono già diversi studi preliminari in questa direzione, che adesso sono in fase di test”, conclude Wang Qijie.

Questa ricerca è costata circa 200.000 dollari ed è stata finanziata dalla “Nanyang Assistant Professorship” una start-up che promuove ricerche tecnologiche, presso il Ministero dell’Educazione del Singapore.