Les appareils photo équipés d'un nouveau capteur révolutionnaire pourront bientôt prendre des photos claires et nettes dans des conditions de faible luminosité, grâce à un nouveau capteur d'image inventé à l'Université technologique de Nanyang (NTU).

Le nouveau capteur en graphène, est considéré comme le premier à pouvoir détecter la lumière à large spectre, du visible au moyen infrarouge, avec une photoréponse ou une sensibilité élevée. Cela signifie qu'il convient à une utilisation dans tous les types d'appareils photo, y compris les caméras infrarouges, radars de circulation, imagerie satellitaire et plus encore.

Non seulement le capteur de graphène 1, 000 fois plus sensible à la lumière que les capteurs d'imagerie actuels que l'on trouve dans les caméras d'aujourd'hui, il utilise également 10 fois moins d'énergie car il fonctionne à des tensions plus faibles. Lorsqu'il est produit en série, On estime que les capteurs de graphène coûtent au moins cinq fois moins cher.

Le graphène n'a qu'un atome d'épaisseur et est composé d'atomes de carbone pur disposés dans une structure en nid d'abeille. Il est connu pour avoir une conductivité électrique élevée parmi d'autres propriétés telles que la durabilité et la flexibilité.

L'inventeur du capteur au graphène, Professeur adjoint Wang Qijie, de l'École de génie électrique et électronique de NTU, dit que c'est la première fois qu'un large spectre, capteur photosensible élevé a été développé en utilisant du graphène pur.

Sa percée, fabriqué en fabriquant une feuille de graphène en de nouvelles nanostructures, a été publié ce mois-ci dans Communication Nature , une revue de recherche très appréciée.

"Nous avons montré qu'il est désormais possible de créer pas cher, capteurs photo sensibles et flexibles à partir de graphène seul. Nous nous attendons à ce que notre innovation ait un grand impact non seulement sur l'industrie de l'imagerie grand public, mais aussi dans les industries de l'imagerie satellitaire et de la communication, ainsi que les applications moyen infrarouge, " a déclaré le professeur adjoint Wang, qui détient également un poste conjoint à l'École des sciences physiques et mathématiques de la NTU.

"Lors de la conception de ce capteur, nous avons gardé à l'esprit les pratiques de fabrication actuelles. Cela signifie que l'industrie peut en principe continuer à produire des capteurs de caméra en utilisant le procédé CMOS (complémentaire métal-oxyde-semiconducteur), qui est la technologie dominante utilisée par la majorité des usines de l'industrie électronique. Par conséquent, les fabricants peuvent facilement remplacer le matériau de base actuel des capteurs photo par notre nouveau matériau de graphène nanostructuré."

Si adopté par l'industrie, Le professeur adjoint Wang s'attend à ce que le coût de fabrication des capteurs d'imagerie diminue, ce qui entraînera éventuellement des caméras moins chères avec une durée de vie de la batterie plus longue.

Comment fonctionne la nanostructure de graphène

L'assistant du professeur Wang a eu une idée innovante pour créer des nanostructures sur du graphène qui « piégeront » les particules d'électrons générées par la lumière pendant beaucoup plus longtemps, résultant en un signal électrique beaucoup plus fort. De tels signaux électriques peuvent ensuite être traités en une image, comme une photographie prise par un appareil photo numérique.

Les "électrons piégés" sont la clé pour obtenir une photoréponse élevée dans le graphène, ce qui le rend beaucoup plus efficace que les capteurs d'image CMOS ou CCD (dispositif à couplage de charge) normaux, a déclaré le professeur adjoint Wang. Essentiellement, plus les signaux électriques générés sont forts, plus les photos sont claires et nettes.

« Les performances de notre capteur de graphène peuvent être encore améliorées, comme la vitesse de réponse, grâce à l'ingénierie des nanostructures du graphène, et les résultats préliminaires ont déjà vérifié la faisabilité de notre concept, " a ajouté le professeur adjoint Wang.

Cette recherche, coûtant environ 200 $, 000, est financé par la subvention de démarrage de Nanyang Assistant Professorship et soutenu en partie par les subventions de recherche de niveau 2 et 3 du ministère de l'Éducation.

Le développement de ce capteur a pris au total 2 ans pour achever le développement de ce capteur. Son équipe était composée de deux chercheurs, Dr Zhang Yongzhe et Dr Li Xiaohui, et quatre doctorants Liu Tao, Meng Bo, Liang Guozhen et Hu Xiaonan, de l'EEE, NTU. Deux étudiants de premier cycle ont également participé à ce travail novateur.

Le professeur adjoint Wang a déposé un brevet auprès du bureau de l'innovation et des entreprises de NTU à Nanyang pour son invention.

La prochaine étape consiste à travailler avec des collaborateurs de l'industrie pour développer le capteur de graphène en un produit commercial.