Noční vidění je po desetiletí závislé na detektorech, které využívají těžké kovy jako olovo či rtuť. Tyto látky jsou nejen toxické, ale zároveň čelí stále přísnějším regulacím. Výrobci infračervených kamer tak stojí před dilematem – buď se držet starých osvědčených materiálů a riskovat nevyhovění normám, nebo hledat alternativu, která nabídne stejný výkon bez ekologických kompromisů.

Kvantové body jako řešení

Na tuto výzvu reagoval tým výzkumníků z NYU Tandon, který představil nové „kvantové inkousty“. Zatímco tradiční výroba infračervených detektorů vyžaduje složité sestavování atomů do přesných struktur – proces podobný skládání puzzle pod mikroskopem – kvantové tečky vznikají přímo v roztoku. Výsledný inkoust lze nanášet metodami běžnými v průmyslu, například potiskem či nátěrem, což výrazně zlevňuje a zrychluje výrobu.

Kvantové tečky, známé také z moderních displejů, mají tu zvláštnost, že jejich vlastnosti lze ladit změnou velikosti. V tomto případě dokážou zachytit infračervené záření, aniž by bylo nutné spoléhat na toxické sloučeniny.

Od regulací k inovacím

Podle profesora Ayaskanty Sahua z katedry chemického a biomolekulárního inženýrství NYU přichází průmysl do bodu, kdy se zpřísňující regulace setkávají s rostoucí poptávkou. Infrared imaging je žádaný v automobilovém sektoru (například u autonomních vozidel), ve zdravotnictví i v bezpečnostních složkách. Přitom právě výroba detektorů naráží na limity kvůli používání zakázaných látek.

Nový přístup má šanci tyto bariéry odstranit. Výzkumníci navíc přišli na způsob, jak zvýšit vodivost kvantových teček pomocí tzv. ligandové výměny v roztoku. Díky tomu dokážou zařízení přenášet i velmi slabé signály světla a zároveň si zachovávají homogenní a pevný povrch bez prasklin.

Výkon na mikrosekundy

První prototypy se mohou pochlubit parametry, které překvapily i samotné autory. Reagují na infračervené záření v řádu mikrosekund – pro srovnání, lidské oko mrkne několikasetkrát pomaleji. Navíc dokážou zachytit i extrémně slabé signály na úrovni nanowattů.

Doktorand Shlok J. Paul, hlavní autor studie, zdůraznil, že materiál dříve považovaný za „laboratorní kuriozitu“ nyní ukazuje reálný potenciál v praxi. S dalším vývojem by mohl poskytnout výkon v pásmech infračerveného záření, kde dnes alternativy prakticky neexistují.

Transparentní elektrody jako doplněk

Novinka navazuje na předchozí práci stejného týmu, který před časem vyvinul průhledné elektrody na bázi stříbrných nanodrátků. Ty dokážou propouštět infračervené světlo a zároveň efektivně odvádět elektrické signály. Spojením obou technologií – kvantových inkoustů a transparentních elektrod – se tak podařilo vytvořit ucelený základ pro výrobu rozsáhlých infračervených polí s miliony detektorů.

Ačkoliv se výkon nových senzorů zatím úplně nevyrovná nejlepším systémům založeným na těžkých kovech, rozdíl se rychle zmenšuje. A co je důležitější – kvantové body otevírají cestu k ekologickým a levnějším alternativám. Pokud se technologie podaří převést do praxe, může zlevnit výrobu termokamer pro auta, chytré telefony, medicínská zařízení i armádní aplikace.