Ученые создали устройство ночного видения с полноцветным отображением инфракрасного света

Что произошло

Команда Beijing Institute of Technology построила устройство, которое позволяет видеть инфракрасное излучение новым способом. Разработка не просто превращает его в привычную для ночного видения зеленоватую картинку, а сопоставляет разные инфракрасные длины волн с разными частями видимого спектра.

Исследователи объединили коллоидные квантовые точки теллурида ртути, поглощающие инфракрасный свет, с двухслойным OLED, который преобразует поглощенную энергию в видимый цвет. В такой конструкции входящее инфракрасное излучение на выходе выглядит как обычное полноцветное изображение.

Как это работает

Человеческий глаз не воспринимает инфракрасную часть спектра: для запуска сигнального пути в светочувствительных клетках фотонам не хватает энергии. Для изменения формы светочувствительного пигмента в сетчатке требуется примерно 1,6 электронвольта, а инфракрасные фотоны с длиной волны больше 700 нанометров такой энергии не несут.

В обычных инфракрасных устройствах применяются фотодетекторы, подключенные к светодиодам видимого света. Такой подход показывает инфракрасный сигнал в основном как разницу яркости: более теплый объект светится сильнее, более холодный — слабее, обычно в одном зеленоватом цвете.

В новой системе выбран другой путь. Коллоидные квантовые точки теллурида ртути из-за размера около 4 нанометров имеют дискретные энергетические уровни. Фотоны с разной длиной волны и интенсивностью возбуждают разные электронные переходы, поэтому устройство получает больше информации, чем просто усиление или ослабление одного сигнала.

Почему это важно

Авторы разработки пытаются задействовать способность глаза лучше различать тонкие изменения оттенка, а не только яркости. Поэтому полноцветное отображение инфракрасного сигнала может дать более естественную для человека картину, чем стандартные приборы ночного видения.

Источник отмечает, что существующие решения часто теряют сведения о том, какая именно длина волны пришла на детектор. Подход с квантовыми точками должен сохранять больше такой информации за счет разных электронных переходов внутри точки.

Контекст

Инфракрасное излучение остается за пределами естественного зрения человека, хотя устройства уже давно могут давать визуальное представление о происходящем в этом диапазоне. Новый прототип развивает эту идею, переводя не только интенсивность, но и различия длин волн в видимые цвета.

На длине волны около 2 микрометров — самой большой из протестированных командой — фотоны, как сообщается, имеют достаточно энергии, чтобы перевести электрон через фундаментальную запрещенную зону квантовой точки и создать умеренное число носителей заряда.