Производители инфракрасных камер сталкиваются с растущей проблемой: токсичные тяжелые металлы, используемые в современных инфракрасных детекторах, все чаще подпадают под запрет экологических нормативных актов. Это вынуждает компании выбирать между производительностью и соответствием требованиям. Внедрение инфракрасных детекторов в повседневные устройства и технику замедляется, в то время как спрос на них продолжает расти, особенно в таких областях, как автономный транспорт, медицинская визуализация и национальная безопасность.

Исследователи из Нью-Йоркского университета предложили решение: отказавшись от ртути, свинца или других токсичных материалов, использовать для обнаружения инфракрасного излучения экологически чистые квантовые точки, сообщает Science Daily.

При этом процесс производства заметно упрощается. Коллоидные квантовые точки синтезируются полностью в растворе, как чернила, и могут быть нанесены с помощью технологий, аналогичных тем, которые используются при рулонном производстве упаковки или газет.

Переход от кропотливой сборки к обработке в растворе значительно снижает производственные затраты и открывает возможности для широкого коммерческого применения.

Еще одной задачей, которую решили исследователи, было создание квантовых чернил, достаточно проводящих для передачи сигналов от входящего света. Они добились этого, используя реакцию лигандного обмена в растворе, которая адаптирует химию поверхности квантовых точек с целью повышения производительности электронных устройств. В отличие от традиционных методов, которые часто приводят к образованию трещин или неровностей на пленках, этот процесс позволяет получать гладкие, однородные покрытия за один этап.

Полученные устройства демонстрируют выдающиеся характеристики: они реагируют на инфракрасное излучение в микросекундном диапазоне времени (для сравнения, человеческий глаз моргает в сотни раз медленнее), и способны улавливать сигналы мощностью порядка нановатта.

По некоторым показателям производительность новых датчиков все еще уступает лучшим детекторам на основе тяжелых металлов. Однако исследователи ожидают, что дальнейший прогресс в области синтеза квантовых точек и разработки устройств позволит сократить этот разрыв.

Большинство современных лазеров излучают свет на фиксированных длинах волн. Это ограничение можно преодолеть с помощью квантовых точек, но они недолговечны. Авторы недавнего исследования обещают решить эту проблему при помощи жидкостного лазера с квантовыми точками, который излучает синий, красный и зеленый свет.