Punaiselle, siniselle ja vihreälle herkät väritunnistimet, jotka on pinottu päällekkäin, saattaisi mahdollistaa kuva-anturille ennennäkemättömän tarkkuuden ja herkkyyden. Sveitsiläisen materiaalitekniikan tutkimuslaitoksen Empan ja ETH Zurichin tutkijat ovat kehittäneet kuva-anturin prototyypin, joka absorboi valoa lähes optimaalisesti kerrosmaisella värianturilla. Se on myös halpa valmistaa.
Perinteisellä kuva-anturilla kukin yksittäinen pikselialue voi absorboida vain pienen osan valonspektristä. Lisäksi ne ovat järjestetty rinnakkaiseen mosaiikkimuotoon, josta ohjelmistoalgoritmit sitten muodostavat värikuvan.
Päällekkäisistä antureista koostuvia antureita on kehitetty ja valmistettu muun muassa piistä. Näissä viritelmissä eri kerrosten absorptiospektrit eivät olleet riittävän erillisiä, joten ne eivät kauaa markkinoilla menestynyt. Lisäksi ratkaisun toteuttaminen vaati monimutkaista ja kallista valmistusprosessia.
Nyt Empan tutkijoiden kehittämä anturi koostuu kolmesta erityyppisestä perovskiitistä. Niiden koostumuksesta riippuen ne voivat absorboida osaa valonspektristä, mutta silti ne pysyvät läpinäkyvinä muille taajuuksille.
Maksym Kovalenkon ryhmän tutkijat Empasta ja ETH Zurichistä tuottivat sen avulla värikentän, jonka koko oli vain yksi pikseli. He pystyivät jäljentämään sekä yksinkertaisia yksiulotteisia että realistisempia kaksiulotteisia kuvia, joilla on hyvä värisyvyys (color fidelity).
Tämän uuden lähestymistavan edut ovat selkeät: absorptiospektrit ovat selvästi eriytyneitä ja värin tunnistus on paljon tarkempi kuin piin tapauksessa. Lisäksi absorptiokertoimet, erityisesti valokomponenteille, joilla on suuremmat aallonpituudet (vihreä ja punainen), ovat huomattavasti korkeammat perovskiiteissä kuin piissä.
Tämän seurauksena kerrokset voidaan tehdä huomattavasti pienemmiksi, mikä puolestaan mahdollistaa pienet pikselikoot. Tämä ei ehkä ole ratkaisevaa tavallisissa kameratunnistimissa. Sen sijaan muissa analyysitekniikoissa kuten spektroskopiassa tämä voi mahdollistaa huomattavasti suuremman resoluution.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 22.11.2017
