Uma equipe de Instituto de Tecnologia de Massachusetts (no) desenvolvendo um chip pode controlar luz infravermelha na faixa intermediária e transformá-lo em uma lente ajustável que pode melhorar o testes de gás, calor e produtos químicoscom uma arquitetura que também visa levar esses recursos para câmeras mais compactas e produção industrial, disse o relatório. Notícias do MITo portal de periódicos do próprio instituto.
O dispositivo permite que cada pixel microscópico da lente funcione de forma independente, o que abre a porta para capturar diferentes sinais sem usar partes móveis.
O progresso, publicado na revista científica Comunicações da Natureza, visa resolver as limitações de longo prazo sistema infravermelho avançarque tendem a ser caros e abundantes hoje. Câmeras desse tipo já são utilizadas para detecção vazamento de gás em tubulações, produtos químicos na atmosfera ou perda de calor em edifíciosmas a manipulação complexa desta luz ainda depende de equipamentos de grande porte.
Cosmin-Constantin Popescuprimeiro autor do estudo e PhD pelo MIT, destacou que a tecnologia pode fornecer mais informações tanto no espaço quanto no controle ambiental os compostos específicos presentes na atmosfera. Ele também destacou a aplicação lá imagem térmica e em uso militar associado à visão noturna.
O autor explicou que muitos moléculas orgânicas Eles absorvem na região do infravermelho médio. Portanto, disse ele, o sistema pode ser usado para identificá-los.
Nos últimos anos, os pesquisadores desenvolveram maneiras de controlar a luz usando pequenos padrões gravados. material transparente conhecido como metassuperfícies. Esta plataforma procura criar câmera programável câmeras compactas e outros dispositivos ópticos avançados.
O grupo de pesquisa de Juejun Hu — coautor do estudo — no MIT tem trabalhado em uma classe de metassuperfícies que mudam de sólido para líquido quando aquecidos. Essas mudanças de etapa alteram o interação dos materiais com a luz.
Em 2021 ele criou um lente em miniatura que ajustou o foco em diferentes profundidades através deste mecanismo. O dispositivo funcionou de forma confiável, mas Tudo que pude fazer foi mudar o foco de todo o espaço ao mesmo tempo.
Para uma nova aprendizagem, o objetivo é progredir em direção a um controle independente de cada pixel microscópico. Hu explicou que existem muitas metassuperfícies ativas que tentam esse ajuste preciso de um cabo conectado por pixel, e colocar esses cabos se torna um grande problema.
Os pesquisadores acrescentaram que, até agora, a melhor solução é um controle unidimensional com vários cabos.
O novo dispositivo buscou superar essa limitação e atuar na área de infravermelho médioútil para encontrar assinaturas térmicas e moleculares, como metano e propano. Esta variedade invisível ao olho humanomas já é usado para detectar emissões de gases, estudar a atmosfera terrestre e para aplicações de defesa e aeroespaciais.
Para construir o sistema, os pesquisadores adaptaram uma técnica de exibição comum: duas camadas fio de cobre alinhados entre si acima. Sob esses fios ele colocou um camada de silicone dopada que gera calor na junção e fica acima do dispositivo de mudança de fase.
Este calor permite que cada pixel ligue estruturas cristalinas e amorfaso que muda a forma como o dispositivo interage com a luz infravermelha. O silício também inclui um eleitor para diodoprojetado para evitar que correntes indesejadas vazem para pixels vizinhos.
Hu disse que seus cálculos mostraram que esta arquitetura poderia ser dimensionada com potencial milhões de pixels não há problema com ondas involuntárias. Ele declarou como o centro da reforma do arquitetura de barra transversalque fornece uma rota escalável para aumentar a mobilidade da metassuperfície no nível do pixel.
Os pesquisadores explicaram que essa arquitetura não foi inventada por sua equipe, pois é usada em displays, mas sustentaram que foi a primeira vez que ela foi aplicada a metassuperfícies de mudança de fase ativa para demonstrar o controle bidimensional da densidade dos pixels. E acrescentou que esse objetivo está no desenvolvimento local há muito tempo.
Os pesquisadores trabalharam com materiais do centro de nanofabricação COM.nano e com companhia chips semicondutores. O resultado é um estrutura bidimensional com uma matriz seis por seis de metassuperfícies.
Após testes, a equipe descobriu que o sistema pode entortar e torcer. Popescu disse que o sistema de malha mostrou um alta resistência e sublinhou que estes dispositivos devem ser capazes de mudar muitas vezes, talvez dezenas de milhares ou mais, sem parar de funcionar.
Segundo o portal, os pesquisadores acham que o adicionando peças ao design no processo de fabricação de semicondutores pode facilitar a transição de um protótipo de laboratório para um produção mais ampla. Hu enfatizou que, em comparação, é necessário um processo consistente e é por isso que o produção de fundições de chips então decida.
Ele também disse que está trabalhando em conjunto para fabricar semicondutores com controle de processo permite que cada componente seja colocado em uma sequência de produção eficiente. A equipe agora está trabalhando para adicionar mais pixels à matriz e desenvolver uma versão mais poderosa que possa capturar informações infravermelhas.
Os pesquisadores explicaram que, em muitos casos, ao tirar fotos a informação anterior está disponível sobre o que você quer. Ele cita como exemplos a detecção de uma pessoa em um quarto escuro ou de características específicas de uma imagem, como uma árvore, e sugere que essa informação seja permitida. ajuste o sistema para destacar esses recursos.
Ele também destacou que outros trabalhos já utilizaram metassuperfícies para simulação redes neurais computacionaisbase em sistemas de inteligência artificial, embora tenha explicado que pode demorar mais tempo a confirmar estas aplicações.
Segundo ele, esse desenvolvimento pode proporcionar uma forma mais eficiente computação ópticaonde as metassuperfícies codificam o parâmetros de aprendizagem de rede neuralconhecido como pesos,e a luz, ao passar pelo material, carrega informações que permitem deduzir os resultados dos cálculos.
O trabalho foi apoiado pela Força Aérea dos EUA, pela National Science Foundation, pela Korean National Research Foundation e pelo programa Draper Scholar.
