"Matryca słoneczna" - ma mniej niż 1 mm, robi zdjęcia i jest zasilana... światłem
Fotografia i sprzęt gnają do przodu, jak rozpędzony Mustang na Road 66. Wcale nie tak dawno temu cieszyliśmy się pierwszymi aparatami cyfrowymi, a teraz możemy spojrzeć na mikroskopijne urządzenie, które wykonuje zdjęcia i jest zasilane… światłem!
Bez światła nie ma fotografii, więc dlaczego by nie zrobić aparatu zasilanego właśnie nim? Własnie takie urządzenie powstało. Jest mikroskopijnych rozmiarów. Bez wątpienia to świetny pomysł, ale co z jakością? Pewnie za kilka lat ta technologia pójdzie tak do przodu, że tak właśnie będą pracowały profesjonalne aparaty.
Jedna dioda - różne funkcje
Inżynierowie, odpowiedzialni za ten projekt, zaczęli swoją przygodę od zbadania możliwości samozasilania matrycy tym samym światłem, które ma ona wychwytywać. Koniec końców wyszło na to, że to po prostu dwie różne funkcje diod czułych na światło. Pierwsza odpowiada za magazynowanie energii, która na nią pada, a druga zapisuje ile tego światła jest.
Pewnie zastanawiacie się, co w tym trudnego. Problem polega na tym, że taka komórka nie może robić dwóch rzeczy na raz – rejestruje obraz, albo magazynuje energię. Rozwiązania są dwa. Pierwsze polega na zbudowaniu matrycy i podziale obowiązków komórek, drugie natomiast na bardzo szybkim przełączaniu funkcji pojedynczych fotodiod.
Jak połączyć jedno z drugim?
Na Uniwersytecie w Michigan naukowcom udało się znaleźć rozwiązanie. Euisik Yoon i Sung-Yum Park doszli do tego, że sposobem na uniknięcie potrzeby dzielenia funkcji komórek jest umieszeni ich w jednej osi – jedna za drugą, ponieważ przepuszczają one światło. Jak się okazuje – całkiem sporo!
Po raz kolejny – można to zrobić na dwa sposoby. Można ustawić komórki tak, by tak z przodu odpowiadała za rejestrowanie światła, a druga za zasilanie albo na odwrót. Dzięki temu udało się stworzyć prototyp samozasilającej się matrycy o wielkości mniejszej niż jeden milimetr kwadratowy. Jest zasilana przez światło słoneczne i potrafi zarejestrować do 15 kl./s. Jak na taki malutki sensor – daje całkiem niezłą jakość obrazka.
Co będzie następne?
Jest to dobry początek. Wystarczy trochę podrasować cały układ, by był zdolny do rejestrowania większej ilości klatek na sekundę oraz by pracował w innych warunkach oświetleniowych. Wszystko wymaga optymalizacji, która może zaowocować potężną rewolucją na rynku obrazowania. Być może z czasem zobaczymy takie aparaty, które będą w stanie pracować nawet w nocy przy minimalnej ilości odbitego światła słonecznego?
Podejrzewam, że takie czujniki znajdą zastosowanie w szeroko rozumianym przemyśle, jako kamery przemysłowe, a już na pewno w militariach. Na bank pamiętacie filmy szpiegowskie, w których agenci mieli kamery i aparaty schowane w najróżniejszych przedmiotach. Teraz już nic nie stanie na przeszkodzie. No, chyba, że zgasłoby Słońce, ale wtedy wszyscy mielibyśmy konkretny problem…