© ROOT-NATION.com - Використання контенту дозволено за наявністю зворотнього посилання.
Науковці створили інноваційний пристрій нічного бачення, який трансформує інфрачервоні промені у повноколірну картинку замість традиційного монохромного зеленого зображення. Завдяки використанню квантових точок і двошарових світлодіодів OLED різні довжини інфрачервоних хвиль конвертуються у чітко розрізнювані кольори.
Читайте також: AERONAUT – про все, що літає вище землі: авіація, БПЛА та дрони, ракети та космос
Розробники з Пекінського політехнічного інституту продемонстрували прототип, здатний перетворювати інфрачервоний спектр на барвисте зображення. Це перспективне досягнення пропонує свіжий погляд на технології нічного бачення, виходячи за межі звичних одноколірних екранів. В основі системи лежить поєднання квантових точок із телуриду ртуті та двошарової структури OLED. Замість прив’язки інфрачервоного випромінювання до єдиного відтінку залежно від його яскравості, апарат розподіляє різноманітні довжини хвиль і рівні інтенсивності за окремими видимими кольорами.
Саме цей поділ має вирішальне значення. Класичні інфрачервоні сенсори фіксують широкий спектральний діапазон, проте не здатні зберігати детальні відомості про самі хвилі. Через це підсумкова картинка відображається як зміна яскравості одного тону, найчастіше зеленого. Попри свою ефективність, такий підхід не задіює високу здатність людського ока вловлювати найменші нюанси кольорової гами.
Нова концепція долає цей бар’єр на фундаментальному матеріалознавчому рівні. Квантові точки, які застосували вчені, мають розмір лише кілька нанометрів, що забезпечує їм дискретні енергетичні стани. Унаслідок цього їхній відгук безпосередньо залежить від інтенсивності та довжини інфрачервоної хвилі, що надходить. Низькоенергетичне довгохвильове випромінювання формує меншу кількість носіїв заряду, тоді як короткі хвилі й потужніші сигнали запускають складніші електронні переходи, ґенеруючи значно більше носіїв.
Згенеровані імпульси спрямовуються до двох шарів OLED. Перший шар випромінює червоне світло, а другий відповідає за блакитне. Енергетичний бар’єр між ними регулює рух електричних зарядів усередині конструкції. Робота цього підвищувального конвертера інфрачервоного спектра у повноколірне зображення була продемонстрована у 2 двох напрямах: у формі носимих окулярів та як фоторецептор сітківки майбутнього покоління. За слабкого інфрачервоного сигналу пристрій видає тьмяний червоний колір. Коли ж сигнал стає інтенсивнішим або зміщується в бік коротших хвиль, більша кількість зарядів долає бар’єр і запускає блакитний шар, що дає підвищену яскравість і комбіновану палітру.
Завдяки тому, що колірна гама на виході зумовлена безпосередньо фізичними параметрами вхідного сигналу, а не програмно заданим алгоритмом, система передає значно більше відомостей. За розрахунками фахівців, прилад спроможний визначати набагато тонші коливання потужності інфрачервоного випромінювання, ніж традиційні аналоги, орієнтовані лише на яскравість.
Для перевірки ідеї команда зібрала легкий експериментальний зразок окулярів. Конструкція масою 23 г має напівпрозору структуру, що дає змогу власнику одночасно спостерігати як звичне оточення, так і покращену інфрачервону картинку. Під час лабораторних тестів окуляри формували виразні колірні зображення простих текстур і рухомих об’єктів у короткохвильовому інфрачервоному діапазоні. Пристрій підтримує декілька режимів роботи: він може накладати інфрачервоні дані поверх звичайного огляду або повністю відсікати видимий спектр для максимального занурення.
Також дослідники вивчили можливість сприйняття трансформованого сигналу біологічними тканинами. У лабораторних умовах перероблене приладом інфрачервоне світло викликало чітку реакцію в модифікованих клітинах, чутливих до видимого спектра. Експериментальний пристрій перетворює інфрачервоні промені на різнобарвну палітру, тоді як класичні прилади нічного бачення демонструють усе в монохромному зеленому тоні. Додаткові випробування зафіксували чітку мозкову активність у гризунів, а також реакцію сітківки в добровольців під час спостереження за інфрачервоними сигналами через розроблене обладнання. Самі по собі інфрачервоні промені подібних ефектів не викликали.
У своїй науковій публікації автори зазначають, що їхня розробка «переосмислила інфрачервоне бачення», оскільки вона «вийшла за рамки монохромного підходу» та відкрила шлях до «зорових протезів наступного покоління».
Водночас технологія має певні обмеження. Тестування відбувалося у контрольованому середовищі із застосуванням простих і контрастних об’єктів, тому поведінка системи у складніших реальних умовах залишається невідомою. Окрім цього, компонент OLED потребує зовнішньої живлення, що робить поточну версію швидше носимим дисплеєм, аніж пасивним оптичним елементом.
Існують питання й щодо безпечності матеріалів. Телурид ртуті належить до сполук важких металів, і творці розробки поки не досліджували його довгостроковий вплив та можливість безпечного використання у пристроях, які безпосередньо торкаються тіла. Наразі ця праця демонструє принципово новий підхід до обробки інфрачервоного зображення, де колір закладається безпосередньо у процес фіксації світла, а не додається штучно після його реєстрації.
Читайте також: Українська компанія SkyFall анонсує перший дрон середньої дальності: Що він вміє та скільки коштує