בר אילן מפתחת גלאי אלקטרואופטי בתחום ראיית הלילה
במחקר שנערך בפקולטה להנדסה תוכנן ומומש ״פיקסל״ בעל רגישות גבוהה ביותר לאור, המורכב מחומר דו ממדי בתצורה ייחודית. בעל פוטנציאל להוזלה ניכרת במחיר לצד יתרונות טכנולוגיים
ישראל דיפנס
| 08/07/2021
צילום: אוניברסיטת בר אילן
במחקר שבוצע במעבדה של פרופ' דורון נווה בפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר-אילן תוכנן ומומש "פיקסל" בעל רגישות גבוהה ביותר לאור, המורכב מחומר דו ממדי בתצורה ייחודית. הפיקסל מתאים כרכיב ליבה שיניב הוזלה ניכרת במחיר לצד יתרונות נוספים במגברי אור כוכבים, שהם מערכות ראיית הלילה הנפוצות ביותר כיום. המאמר המלא פורסם בכתב העת Advanced Materials.
ליריעות של חומרים מסויימים בעלות עובי אטומים בודדים ("חומרים דו ממדיים") יש תכונות אלקטרואופטיות ייחודיות מעניינות ביותר מחד, והתאמה לשילוב בתהליכי ייצור סדרתי המוני מאידך. פרמטרים אלה מאפשרים להשתמש בחומרים הדו ממדיים כבסיס לדור הבא של גלאים אלקטרואופטיים, מתוך כוונה לייצר מהם מצלמות ווידאו זולות, המעבירות את תמונת הנוף גם בתנאי תאורות חלשות או אפילו בחשיכה מוחלטת. דוגמאות לחומרים שמהם ניתן ליצור יריעות דו ממדיות: גרפן (פחמן), מוליבדנום דיסולפיד, זרחן שחור ועוד.
כיום, מצלמות המיועדות לראיה בתאורות חלשות או בחשיכה הן יקרות יחסית. ההתקנים הנפוצים ביותר הם מגברי אור כוכבים, המבוססים על הגברת אור הכוכבים באמצעות שפורפרת ריק ייעודית הממירה את האור הפוגע באלקטרונים, מכפילה את כמות האלקטרונים, ומאיצה אותם עד פגיעתם במסך זרחני וממנו לעין המשתמש (מתקבלת מעין תמונה ירוקה של הנוף). סוג אחר של התקנים הוא המצלמות התרמיות, המבוססות על גלאי "חישת חום". המצלמות משני הסוגים יקרות, ולכן קנייתן מוגבלת לצרכי מחקר, דימות רפואי או ביטחון.
במסגרת המחקר פותח ומומש "פיקסל" המורכב ממבנה ייחודי של כמה עשרות יריעות דו ממדיות אנכיות מקבילות של מוליבדנום דיסולפיד בתוספת כמות קטנה של אטומי נחושת ששובצו בתהליך חדשני בין היריעות.
אור הפוגע ביריעות הדו ממדיות מומר לאלקטרונים, המוכפלים כמה עשרות אלפי פעמים במנגנון הגבר הנובע מנוכחות אטומי הנחושת, נקראים ומוצגים כעצמת זרם. באופן זה, הפיקסל קורא את התמונה המגיעה אליו מהנוף. כפי שתוכנן, ההיענות של הפיקסל היא בתחום האור הנראה (VIS) והאינפרא אדום הקרוב (NIR).
תחום ההיענות של הפיקסל וההגבר הגבוה הטבוע בו הופכים אותו למועמד טבעי להחלפת רכיב ליבה הקיים במגברי אור הכוכבים (שפורפרת ריק). מבין היתרונות של הפיקסל לעומת שפורפרות הריק ניתן למנות העברת תמונה דיגיטאלית של הנוף להמשך עיבוד, מניעת "שריפת" השפורפרת בהפעלתה באור יום, קומפקטיות הרכיב ומחירו הזול משמעותית, שינגיש את מצלמות ראיית הלילה לכל דורש.
במחקר שנערך בפקולטה להנדסה תוכנן ומומש ״פיקסל״ בעל רגישות גבוהה ביותר לאור, המורכב מחומר דו ממדי בתצורה ייחודית. בעל פוטנציאל להוזלה ניכרת במחיר לצד יתרונות טכנולוגיים
צילום: אוניברסיטת בר אילן
במחקר שבוצע במעבדה של פרופ' דורון נווה בפקולטה להנדסה באוניברסיטת בר-אילן תוכנן ומומש "פיקסל" בעל רגישות גבוהה ביותר לאור, המורכב מחומר דו ממדי בתצורה ייחודית. הפיקסל מתאים כרכיב ליבה שיניב הוזלה ניכרת במחיר לצד יתרונות נוספים במגברי אור כוכבים, שהם מערכות ראיית הלילה הנפוצות ביותר כיום. המאמר המלא פורסם בכתב העת Advanced Materials.
ליריעות של חומרים מסויימים בעלות עובי אטומים בודדים ("חומרים דו ממדיים") יש תכונות אלקטרואופטיות ייחודיות מעניינות ביותר מחד, והתאמה לשילוב בתהליכי ייצור סדרתי המוני מאידך. פרמטרים אלה מאפשרים להשתמש בחומרים הדו ממדיים כבסיס לדור הבא של גלאים אלקטרואופטיים, מתוך כוונה לייצר מהם מצלמות ווידאו זולות, המעבירות את תמונת הנוף גם בתנאי תאורות חלשות או אפילו בחשיכה מוחלטת. דוגמאות לחומרים שמהם ניתן ליצור יריעות דו ממדיות: גרפן (פחמן), מוליבדנום דיסולפיד, זרחן שחור ועוד.
כיום, מצלמות המיועדות לראיה בתאורות חלשות או בחשיכה הן יקרות יחסית. ההתקנים הנפוצים ביותר הם מגברי אור כוכבים, המבוססים על הגברת אור הכוכבים באמצעות שפורפרת ריק ייעודית הממירה את האור הפוגע באלקטרונים, מכפילה את כמות האלקטרונים, ומאיצה אותם עד פגיעתם במסך זרחני וממנו לעין המשתמש (מתקבלת מעין תמונה ירוקה של הנוף). סוג אחר של התקנים הוא המצלמות התרמיות, המבוססות על גלאי "חישת חום". המצלמות משני הסוגים יקרות, ולכן קנייתן מוגבלת לצרכי מחקר, דימות רפואי או ביטחון.
במסגרת המחקר פותח ומומש "פיקסל" המורכב ממבנה ייחודי של כמה עשרות יריעות דו ממדיות אנכיות מקבילות של מוליבדנום דיסולפיד בתוספת כמות קטנה של אטומי נחושת ששובצו בתהליך חדשני בין היריעות.
אור הפוגע ביריעות הדו ממדיות מומר לאלקטרונים, המוכפלים כמה עשרות אלפי פעמים במנגנון הגבר הנובע מנוכחות אטומי הנחושת, נקראים ומוצגים כעצמת זרם. באופן זה, הפיקסל קורא את התמונה המגיעה אליו מהנוף. כפי שתוכנן, ההיענות של הפיקסל היא בתחום האור הנראה (VIS) והאינפרא אדום הקרוב (NIR).
תחום ההיענות של הפיקסל וההגבר הגבוה הטבוע בו הופכים אותו למועמד טבעי להחלפת רכיב ליבה הקיים במגברי אור הכוכבים (שפורפרת ריק). מבין היתרונות של הפיקסל לעומת שפורפרות הריק ניתן למנות העברת תמונה דיגיטאלית של הנוף להמשך עיבוד, מניעת "שריפת" השפורפרת בהפעלתה באור יום, קומפקטיות הרכיב ומחירו הזול משמעותית, שינגיש את מצלמות ראיית הלילה לכל דורש.
