Typiquement, les systèmes de navigation pour voitures autonomes utilisent la lumière visible pour identifier les objets étrangers. Cela fonctionne la plupart du temps. Mais dans la brume, brumeux, ou des conditions pluvieuses, les voitures autonomes deviennent un cerf dans les phares, largement inconscients des obstacles à venir. La lumière diffuse perturbe le système de la voiture, brouillant ainsi la distinction entre les objets réels et les reflets de la lumière diffusée elle-même. Dans ces conditions, les voitures autonomes ne peuvent pas reconnaître les obstacles à venir qui seraient facilement identifiables à l'œil humain.

Pour voir à travers les conditions dangereuses, les capteurs à l'intérieur des voitures ont besoin d'une technologie capable de prédire les obstacles qui ne sont pas immédiatement évidents. Heureusement, Jayakanth Ravichandran, professeur adjoint au Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science de l'USC Viterbi, veut développer de nouveaux matériaux électroniques et optiques qui permettent à ce qu'il appelle les « technologies de nouvelle génération » d'améliorer la technologie qui entoure les gens dans leur vie quotidienne, y compris les voitures autonomes.

"Regardez les smartphones, ordinateurs et téléviseurs LED autour de vous, " a déclaré Ravichandran. "Aucun de ceux-ci n'existait, au moins sous la forme actuelle, il y a 10 à 20 ans. Celles-ci sont possibles grâce à la recherche sur les matériaux utilisés dans ces technologies. Mon groupe cherche à développer des matériaux qui seront utilisés dans les technologies au cours des dix à vingt prochaines années."

Les dernières recherches de Ravichandran, menée avec les doctorants Shanyuan Niu, Boyang Zhao, et étudiant à la maîtrise Yucheng Zhou, ont trouvé des matériaux qui pourraient changer fondamentalement le fonctionnement des voitures autonomes. Le groupe de Ravichandran a collaboré étroitement avec Han Wang, professeur adjoint au département de génie électrique Ming Hsieh de l'USC Viterbi et Mikhail Kats, professeur assistant à l'Université du Wisconsin, Madison et ce travail a été récemment publié dans Photonique de la nature .

Bien que la lumière visible généralement utilisée par les voitures autonomes pour identifier les obstacles ne puisse pas fonctionner dans le brouillard, fumée ou pluie, la lumière infrarouge peut voir à travers de telles conditions. Par conséquent, développer de nouveaux dispositifs infrarouges pour fonctionner dans ces conditions de vision floues pourrait considérablement améliorer la sécurité des voitures autonomes, dit Ravichandran.

Son laboratoire vient de découvrir un matériau qui pourrait fonctionner dans de tels dispositifs infrarouges.

Le matériau – une composition avec la formule chimique, BaTiS3 – pourrait devenir fonctionnel dans les systèmes d'imagerie thermique, un type de dispositif infrarouge.

Les systèmes d'imagerie thermique peuvent reconnaître les changements de température d'un objet en suivant la quantité de rayonnement émis par cet objet. En suivant les changements de température d'objets particuliers, les systèmes d'imagerie thermique peuvent identifier les mouvements même en l'absence de visibilité - une fonction cruciale pour les voitures autonomes.

Pour un système d'imagerie thermique efficace, il doit y avoir un détecteur pour détecter le rayonnement thermique et fournir une réponse lisible, ainsi qu'un système de filtrage et de manipulation des rayonnements entrants.

BaTiS3 fonctionne actuellement comme un filtre pour le rayonnement entrant. Il pourrait bientôt fonctionner comme un détecteur également.

"Nous explorons cela maintenant, " a noté Ravichandran. " Plus important encore, il existe des liens subtils entre les performances de l'appareil et les propriétés du matériau. Notre travail consiste à identifier cela et à rechercher le bon type de matériaux sur la base de cette compréhension. »

Bien que le projet de son laboratoire en soit encore à ses débuts, Ravichandran a déclaré que la prochaine étape de son équipe consiste à fabriquer un appareil fonctionnel à partir du matériau afin de pouvoir le commercialiser. Il espère également trouver d'autres compositions qui pourraient fonctionner dans les systèmes d'imagerie thermique encore mieux que BaTiS3.

Les implications des découvertes du laboratoire sont également intéressantes pour des utilisations en dehors des capteurs de véhicules autonomes.

"Il existe des possibilités d'utiliser ces matériaux pour détecter les polluants environnementaux, et les agents biologiques dans l'air, " a déclaré Ravichandran. " S'il y a une sorte de maladie aéroportée, l'identification de ces particules biologiques peut devenir très facile avec cette technologie.

"Il y a tellement d'applications qui peuvent arriver."