México, 30 de junio del 2018.- Ingenieros de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) diseñaron un fotodetector que permitirá mejorar la visión nocturna, la detección térmica y las imágenes médicas.
Los fotodetectores son sensores de luz; en cámaras y otros dispositivos de imágenes, detectan patrones de partículas elementales llamadas fotones y crean imágenes a partir de esos patrones.
Por ejemplo, los fotodetectores se utilizan en gafas de visión nocturna para detectar la radiación térmica que es invisible a simple vista, otros se utilizan en cámaras que identifican los productos químicos en el medio ambiente por la forma en que reflejan la luz.
La versatilidad y utilidad de los fotodetectores dependen en gran medida de tres factores: su velocidad de funcionamiento, su sensibilidad a niveles más bajos de luz y la cantidad de espectro que pueden detectar.
En un comunicado de la UCLA, se indicó que los ingenieros han mejorado las capacidades de un fotodetector en cualquiera de las áreas mencionadas, sin embargo al menos una de las otras dos capacidades han disminuido.
No obstante, los especialistas acaban de diseñar un fotodetector que tiene importantes mejoras en las tres áreas: opera en una amplia gama de imágenes de procesos ligeros más rápidamente y es más sensible a los bajos niveles de luz que la tecnología actual.
La profesora de ingeniería eléctrica e informática, Mona Jarrahi, sostuvo que su diseño podría ampliar el alcance y los usos potenciales de los fotodetectores en sistemas de imágenes y detección.
“Podría mejorar drásticamente las imágenes térmicas en la visión nocturna o en aplicaciones de diagnóstico médico donde las diferencias sutiles en las temperaturas pueden brindar a los médicos mucha información sobre sus pacientes. También podría usarse en tecnologías de detección ambiental para identificar con mayor precisión la concentración de contaminantes”, afirmó.
Explicó que el nuevo fotodetector aprovecha las propiedades únicas del grafeno, un material superdelgado compuesto por una sola capa de átomos de carbono.
El grafeno es un material excelente para detectar fotones porque puede absorber energía de una amplia franja del espectro electromagnético, desde la luz ultravioleta hasta la luz visible y las bandas de infrarrojos y microondas.
También es un muy buen conductor de corriente eléctrica, los electrones pueden fluir a través de él sin impedimentos, añadió.
La académica señaló que para formar el fotodetector colocaron tiras de grafeno sobre una capa de dióxido de silicio, que a su vez cubre una base de silicio, luego crearon una serie de patrones a nanoescala tipo peine, hechos de oro, con “dientes” de unos 100 nanómetros de ancho.
El grafeno actúa como una red para atrapar fotones entrantes y luego convertirlos en una señal eléctrica; mientras que los nanopatrones con forma de peine dorado transfieren rápidamente esa información a un procesador, que a su vez produce una imagen correspondiente de alta calidad, incluso en condiciones de poca luz.
El investigador de la UCLA, Semih Cakmakyapan, dijo que diseñaron de forma específica las dimensiones de las nanoestrías de grafeno y sus parches metálicos de modo que la luz entrante visible y la luz infrarroja estén estrechamente confinadas dentro de ellos.
“Este diseño produce de manera eficiente una señal eléctrica que sigue variaciones ultrarrápidas y sutiles en la intensidad de la luz en todo el rango espectral, desde visible hasta infrarrojo”, expuso.
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