Useiden yhdysvaltalaisten yliopistojen tutkijat ovat kehittäneet uuden menetelmän vain 10 nanometrin paksuisten erittäin herkkien kalvojen valmistamiseksi. Tällä löydöllä on potentiaalia mullistaa pimeänäkö ja lämpökuvaus, ja se on keskeisessä asemassa lukuisten muiden teknologioiden kehittämisessä.
Tämä innovatiivinen kalvonvalmistusmenetelmä kehitettiin Rensselaer Polytechnic Instituten edustajien osallistumisen ansiosta. Myös monien muiden oppilaitosten tiedemiehet ja tutkijat olivat avainasemassa tässä prosessissa. Tämä yhteistyö on johtanut mullistavaan löytöön, joka voi muuttaa radikaalisti pimeänäkölaitteiden ja lämpökameroiden ulkonäköä, suorituskykyä ja saatavuutta.
Julkaistussa tutkimuksessa esitellään uusi menetelmä erittäin ohuiden kiteisten kalvojen valmistamiseksi. Nämä kalvot ovat huomattavasti edeltäjiään parempia. Niillä on lisääntynyt herkkyys, minkä ansiosta ne pystyvät havaitsemaan matalat infrapunasäteilytasot. Ne myös poistavat jäähdytyksen tarpeen, mikä pienentää merkittävästi laitteen kokoa ja laitteistokustannuksia. Tämä löytö on useiden aiempien kehitysaskeleiden huipentuma. Aiemmat kokeet tuottivat samanlaisia kalvoja, mutta ne olivat liian hauraita ja rikkoutuivat valmistusalustoista poistettaessa. Kun tutkijat paransivat koko prosessia, kalvojen kuoriutuminen lakkasi olemasta ongelma. Tuote voidaan nyt helposti poistaa tuotannon aikana aiheuttamatta vahinkoa.
Aluksi tutkijat saavuttivat halutun tuloksen lisäämällä uuden kerroksen. Se sijoitettiin kalvon ja valmistusalustojen väliin toimimaan välikappaleena. Tämä yksinkertaisti erotusprosessia ja esti vaurioita. Tämä ratkaisu teki tuotannosta kuitenkin erittäin monimutkaista ja kallista. Professori Yunfeng Shi ehdotti lupaavampaa ideaa. Hän ja hänen kollegansa esittelivät saman prosessin ilman puskurikerrosta. Parannus sisälsi lyijyä sisältävän materiaalin käytön kalvon valmistuksessa. Lyijyatomit vähentävät kalvon ja valmistusalustojen välistä vuorovaikutusta, mikä minimoi osittaisen tarttumisen todennäköisyyden.
Innovatiivinen menetelmä on mahdollistanut tutkijoiden massatuotannon tällaisia ultraohuita kalvoja. Tässä prosessissa käytetään niin kutsuttua PMN-PT-materiaalia. Sen pyroelektrisiä ominaisuuksia on parannettu, minkä ansiosta se pystyy tuottamaan sähkövarauksen altistettuaan lämmölle. Lisäksi tutkijat nostivat jo ennestään korkeaa lämpöherkkyyttä ennätystasolle, jota aiemmin pidettiin mahdottomina. Tämä saavutettiin puristamalla kalvoa voimakkaammin. Kaikkien näiden käsittelyjen jälkeen sen paksuus saavutti 10 nanometriä, mikä on jälleen yksi ennätys tällä alalla.
Tämä kehitys avaa rajattomat mahdollisuudet kymmenien teknologioiden kehittämiselle. Lämpöherkkyyttä lisäämällä on mahdollista paitsi muuttaa lämpökuvantamisen toimintaperiaatteita, myös parantaa sen tehokkuutta. lämpökiväärin tähtäinkiikarit, kaukoputket, kiikarit, erilaiset kamerat ja muut seuraavan sukupolven laitteet. Kehitysloikkaa odotetaan myös esimerkiksi sotilasalalla, biolääketieteessä, tähtitieteessä, autonomisessa ajamisessa ja muilla aloilla. Näillä aloilla tämä innovatiivinen kehitys poistaa lukuisia olemassa olevia ongelmia ja parantaa erilaisten laitteiden tehokkuutta.
Muutokset voivat vaikuttaa paitsi kuvattuihin kalvoihin, myös muihin näiden kiteisten alkuaineiden tyyppeihin. Teoriassa tämä avaa entistä suurempia mahdollisuuksia monien teknologioiden, kuten pimeänäön ja lämpökuvauksen, kehittämiselle. Tutkijat ovat jo tunnistaneet satoja käytännön sovelluksia niiden kehittämiselle. Tulevaisuudessa niiden määrä kasvaa edelleen, mikä lisää niiden saavutuksen merkitystä.
Jätä kommentti