Il y a un monde entier qui manque à nos yeux, caché dans les gammes de longueurs d'onde lumineuses que les yeux humains ne peuvent pas voir. Mais les caméras infrarouges peuvent capter la lumière secrète émise lors de la photosynthèse des plantes, alors que les étoiles froides brûlent et que les batteries chauffent. Ils peuvent voir à travers la fumée, le brouillard et le plastique.

Mais les caméras infrarouges sont beaucoup plus chères que celles à lumière visible; l'énergie de la lumière infrarouge est plus petite que la lumière visible, rendant la capture plus difficile. Une nouvelle percée par des scientifiques avec l'Université de Chicago, cependant, pourrait un jour conduire à des caméras infrarouges beaucoup plus rentables, ce qui pourrait à son tour permettre aux caméras infrarouges d'être utilisées pour les appareils électroniques grand public tels que les téléphones, ainsi que des capteurs pour aider les voitures autonomes à voir leur environnement avec plus de précision.

"Les méthodes traditionnelles pour fabriquer des caméras infrarouges sont très chères, tant dans les matériaux que dans le temps, mais cette méthode est beaucoup plus rapide et offre d'excellentes performances, " a déclaré le chercheur postdoctoral Xin Tang, le premier auteur d'une étude parue le 25 février dans Photonique de la nature .

« C'est pourquoi nous sommes si enthousiasmés par l'impact commercial potentiel, " a déclaré le co-auteur Philippe Guyot-Sionnet, professeur de physique et de chimie.

Les caméras infrarouges d'aujourd'hui sont fabriquées en déposant successivement plusieurs couches de semi-conducteurs, un processus délicat et sujet aux erreurs qui les rend trop coûteuses pour être utilisées dans la plupart des appareils électroniques grand public.

Le laboratoire de Guyot-Sinnest s'est plutôt tourné vers les points quantiques, de minuscules nanoparticules de quelques nanomètres seulement. (Un nanomètre correspond à la croissance de vos ongles par seconde.) À cette échelle, ils ont des propriétés étranges qui changent en fonction de leur taille, que les scientifiques peuvent contrôler en réglant la particule à la bonne taille. Dans ce cas, les points quantiques peuvent être réglés pour capter les longueurs d'onde de la lumière infrarouge.

Cette « accordabilité » est importante pour les caméras, car ils doivent capter différentes parties du spectre infrarouge. "La collecte de plusieurs longueurs d'onde dans l'infrarouge vous donne plus d'informations spectrales - c'est comme ajouter de la couleur à la télévision en noir et blanc, " Tang a expliqué. " Les ondes courtes vous donnent des informations sur la composition texturale et chimique; la mi-onde vous donne la température."

Ils ont modifié les points quantiques afin d'avoir une formule pour détecter l'infrarouge à ondes courtes et une pour l'infrarouge à ondes moyennes. Ensuite, ils ont posé les deux ensemble sur une plaquette de silicium.

La caméra résultante fonctionne extrêmement bien et est beaucoup plus facile à produire. "C'est un processus très simple, " dit Tang. " Tu prends un bécher, injecter une solution, injecter une seconde solution, attendre 5 à 10 minutes, et vous disposez d'une nouvelle solution qui peut être facilement transformée en un appareil fonctionnel."

Il existe de nombreuses utilisations potentielles des caméras infrarouges bon marché, les scientifiques ont dit, y compris les véhicules autonomes, qui s'appuient sur des capteurs pour balayer la route et ses environs. L'infrarouge peut détecter les signatures thermiques des êtres vivants et voir à travers le brouillard ou la brume, donc les ingénieurs automobiles aimeraient les inclure, mais le prix est prohibitif.

Ils seraient utiles pour les scientifiques, trop. "Si je voulais acheter un détecteur infrarouge pour mon laboratoire aujourd'hui, ça me coûterait 25 $, 000 ou plus, " Guyot-Sionnest a déclaré. "Mais ils seraient très utiles dans de nombreuses disciplines. Par exemple, les protéines émettent des signaux dans l'infrarouge, qu'un biologiste aimerait suivre facilement."