Universitetslektor Wang Qijie med den grafénbaserte fotosensoren. (Bilde: Nanyang Technological University)

– Mye mer lysfølsomt kamera med grafén

Supermaterialet imponerer igjen.

Karbonmaterialet grafén har en mengde svært attraktive egenskaper. Nå har forskere ved Nanyang Technological University i Singapore greid å utnytte materialets fotoresponsegenskaper i en bildesensor som har svært høy lysfølsomhet. Den er i stand til å detektere et bredt spekter av lys, fra det synlige området og et stykke inn i det infrarøde området. Det gjør at den grafénbasert sensoren i utgangspunktet er egnet for de fleste typer kameraer.

Det som gjør sensoren spesiell, er at den ifølge Nanyang Technological University er omtrent tusen ganger mer følsom for lys enn det som er vanlig for den relativt billige typen sensorer man finner i for eksempel kompaktkameraer. Sensoren skal fungere ved lavere spenninger enn dagens sensorer og trekke bare omtrent 10 prosent av energien. Dessuten er det estimert at prisen på grafénsensoren vil være betydelig lavere – omtrent 20 prosent – enn for sensorene som brukes i kompaktkameraer i dag.

– Vi har demonstrert at det nå er mulig å lage billige, følsomme og fleksible fotosensorer i ren grafén. Vi regner med at oppfinnelsen vår ikke bare vil få stor betydning for forbrukerdelen av kameraindustrien, men også innen satellittfotografering og kommunikasjon, i tillegg til bruksområder basert på midlere infrarød, sier universitetslektor Wang Qijie i en pressemelding.

– Da vi designet denne sensoren, hadde vi dagens produksjonsmetoder i tankene. Dette betyr at bransjen i prinsippet kan fortsette å produsere kamerasensorer ved å bruke CMOS-prosessen (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor), som er den rådende teknologien ved de fleste fabrikker i elektronikkindustrien. Derfor kan produsentene enkelt erstatte dagens basismateriale i fotosensorer med vårt nye, nanostrukturerte grafénmateriale, sier Wang.

Oppfinnelsen til Wang er basert på en idé om å skape nanostrukturer i grafén som vil «fange» lysgenererte elektronpartikler over betydelig lenger tid. Dette skal ifølge Wang resulterer i mye sterkere, elektriske signaler. Slike signaler kan deretter prosesseres om til et bilde.

– Elektronene som er «fanget» er nøkkelen til å oppnå høy fotorespons, noe som gjør den langt mer effektiv enn de vanlige CMOS- eller CCD-bildesensorene. Hovedsakelig er det slik at jo sterkere elektriske signaler som blir generert, desto klarere og skarpere blir bildene, forklare Wang.

Så lang har Wang og hans forskningsgruppe brukt to år på utviklingen av sensoren. Forskningen har kostet omkring 200 000 dollar. En artikkel om forskningen ble i mai publisert av Nature Communications.

Det neste skrittet skal være å samarbeide med industripartnere om å utvikle grafénsensoren til et kommersielt produkt.

Utviklingen av sensoren er likevel ikke over. Ved hjelp av enda bedre nanostrukturering av grafénen håper Wang på å kunne forbedre egenskapene til sensoren ytterligere. Dette gjelder blant annet responshastigheten til enheten.

    Les også:

Til toppen