Разработка российских материаловедов поможет удешевить сенсоры инфракрасного излучения

Исследователи из России разработали новый тип сенсоров теплового излучения на базе нанотрубок, который сохраняет высокую чувствительность и точность работы даже при отсутствии охлаждения и работе при комнатной температуре. Это позволит удешевить и улучшить работу бесконтактных термометров, датчиков пожарной безопасности и газовых сенсоров, сообщила пресс-служба «Сколтеха» (входит в группу ВЭБ.РФ).

«Это редкий случай, когда детектор одновременно обладает высокой чувствительностью, работает в широком спектральном диапазоне и не требует охлаждения. Отказ от криогеники означает, что инфракрасную оптику можно сделать компактной, дешевой и энергоэффективной. Это открывает дорогу к ручным тепловизорам, новым термометрам, дронам для поиска утечек газа и недорогим системам ночного видения», — пояснил профессор «Сколтеха» Альберт Насибулин, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как объясняют профессор Насибулин и ученые, датчики инфракрасного излучения широко используются в большом числе промышленных приборов, научной аппаратуры и бытовой технике. Существующие детекторы обладают высокой чувствительностью, но при этом являются громоздкими и требуют охлаждения. Либо они работают при комнатной температуре, но сильно подвержены действию шумов.

Российские ученые выяснили, что эти проблемы можно решить, если использовать в качестве основы для детекторов ИК-излучения созданный ими материал на базе пленки из однослойных углеродных нанотрубок и ниобата лития. Когда фотоны инфракрасного излучения поглощаются этой пленкой, это нагревает прослойку ниобата лития и заставляет ее вырабатывать электрическое поле, которое усиливает сигналы, порождаемые тепловым излучением в слое из нанотрубок.

В прошлом физики уже создавали подобные детекторы ИК-излучения, однако в них применялись не нанотрубки, а графен, другой инновационный углеродный материал. Российские ученые обнаружили, что пленки из нанотрубок в 10-100 тыс. раз сильнее реагируют на электрическое поле, порождаемое ниобатом лития, чем графен, благодаря чему они способны улавливать даже очень слабые вспышки ИК-волн при комнатной температуре.

Как отмечают исследователи, новый детектор превосходит на несколько порядков аналоги на основе графена и приближается к теоретическому пределу для неохлаждаемых тепловых приемников. В перспективе это позволит существенным образом удешевить устройства, ранее использовавшие охлаждаемые ИК-фотодетекторы, а также улучшить качество работы тех приборов, которые использовали неохлаждаемые шумные ИК-датчики, подытожили авторы разработки.

Источник: ТАСС. Наука.