Eurooppalaistutkijat, mukana myös Espooseen tutkimuskeskuksen perustanut Emberion sekä Nokian UK-yksikkö, ovat kehittäneet grafeenipohjaisen pyrosähköisen bolometrin infrapunasäteilylle mitatakseen lämpötilaa ennätysmäisellä tarkkuustasolla. Ilmaisin kykenee havaitsemaan vain muutaman kymmenien mikrokelvinien lämpötilamuutoksia.
Asialla ovat lisäksi Cambridgen ja Ioanninan yliopistot, jotka ovat mukana EU:n suuressa grafeenitutkimushenkkeessa (Graphene Flagship). Uusi ilmaisin on niin tarkka, että tarvitaan vain muutama nanowatti IR-säteilytehoa lämpötilamuutosten havaitsemiseksi.
Grafeenin perustuvat rakenteet koostuvat pyrosähköisestä substraatista, jossa on sähköä johtavana kanavana yksikerroksinen grafeeni ja elektrodin päällä kelluva hila. Pyrosähköisessä materiaaleissa lämpötilan muutokset johtavat spontaaniin sähkökenttään materiaalin sisällä. Kelluvan hilan elektrodi keskittää tämän kentän grafeeniin ja kenttä aiheuttaa muutoksia grafeenin sähköiseen resistanssiin, joka mitataan laitteen lähtönä.
Tyypilliset IR-ilmaisimet toimivat joko pyrosähköisesti tai bolometreillä eli termisillä valoilmaisimilla. Grafeeni-pohjainen pyrosähköinen bolometri yhdistää molemmat vaikutukset erinomaiseksi suorituskyvyksi jota voidaan käyttää pikseleinä korkean erotuskyvyn lämpökamerassa.
Grafeeni toimii sisäisenä vahvistimena pyrosähköiselle signaalille ilman tavanomaista transistorivahvistinta. Tämä tarkoittaa vähäisempiä häviöitä ja kohinaa, jota vahvistinpiirit väistämättä tuottavat.
Erinomainen herkkyys on eduksi myös spektroskooppisille sovelluksille eli lämpökuvausta laajemmille sovelluksille, kuten turvatarkastuksiin. Nykyiset IR-valoilmaisimet, jotka tukeutuvat integroidun taustan infrapunasäteilyn tuottamaan signaalin eivät sovellu spektroskopiaan.
Grafeeninen IR-ilmaisin antaa erinomaisen signaalin vähemmällä tulevalla säteilyllä, joten siitä on mahdollista eristää eri osat IR-spektriä. Siten voi rakentaa kapeakaistaisen ilmaisimen, josta on hyötyä räjähteitä tai vaarallisia aineita etsittäessä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 9.2.2017
Saksalaislähtöinen Ubitium on kehittänyt innovatiivisen prosessoriarkkitehtuurin, joka yhdistää eri suorittimien (CPU, GPU, DSP, FPGA) toiminnot yhteen siruun. Yrityksen mukaan tämä uusi RISC-V-arkkitehtuuriin perustuva ratkaisu mullistaa yli 50 vuotta vanhan suorittimien suunnittelun.
Moni uusi sähköauton omistaja kokee toimintasädeahdistusta. Tätä ongelmaa autonvalmistajat voivat helpottaa siirtymällä piipohjaista IGBT-piireissä piikarbidiopohjaisiin siruihin. auton vetoinvertterissä.
