Vědci v Číně vyvinuli revoluční zobrazovací systém inspirovaný schopností hadů vnímat teplo, což potenciálně vede k infračervenému vidění v každodenních chytrých telefonech a fotoaparátech. Nová technologie umožňuje získat ultrakvalitní (4K) infračervené snímky bez nutnosti drahého kryogenního chlazení, což představuje významný pokrok v technologii tepelného zobrazování. Tento průlom využívá biologické mechanismy, které chřestýši používají k „vidět“ teplo a přeměňují je na praktické a škálovatelné zařízení.
Jak hadi vidí teplo
Chřestýši a další druhy hadů mají specializované „jámkové“ orgány – duté komůrky s tenkými membránami v blízkosti nosních dírek. Tyto orgány detekují infračervené záření pocházející z teplokrevné kořisti. Když infračervené vlny narazí na membránu, vytvoří tepelný obraz, který se posílá do mozku podél nervů. Tento biologický proces je neuvěřitelně účinný a umožňuje hadům lovit v naprosté tmě.
Umělý systém to napodobuje vrstvením materiálů na 8palcový disk. Toto nastavení zachycuje infračervené záření a převádí jej na vysoce kvalitní viditelný obraz. Podstata technologie spočívá v její schopnosti detekovat infračervené záření při pokojové teplotě, což snižuje potřebu objemných a drahých chladicích systémů.
Technologie stojící za průlomem
Vizualizační systém se skládá z několika klíčových vrstev:
- Vrstva citlivá na infračervené záření: Koloidní kvantové tečky (nanočástice rtuti a teluru) uvolňují elektrický náboj při pohlcování infračerveného záření.
- Vrstvy redukce šumu: Tyto vrstvy filtrují šum a poskytují čistý signál.
- Up Converter (Organic LED): Elektrony se setkávají s “dírami” (chybějícími elektrony) a uvolňují energii, která je následně přeměněna na viditelné zelené světlo.
- CMOS vrstva: Převádí viditelné světlo na digitální obraz.
Naskládáním těchto vrstev přímo na sebe systém minimalizuje šum a vytváří snímky s vysokým rozlišením i při slabém infračerveném signálu.
Proč na tom záleží: Překonání hadí vize
Schopnost vidět infračervené záření rozšiřuje lidské vidění na více než 14násobek normálního spektra. To má důsledky daleko nad rámec pouhého vidění ve tmě:
- Vylepšená viditelnost: Kamery dokážou detekovat teplé objekty za špatných světelných podmínek, jako je mlha, kouř nebo v noci.
- Průmyslové aplikace: Kontrola zařízení, detekce úniku plynu a kontrola kvality ve výrobě jsou efektivnější.
- Bezpečnost potravin: Detekce teplotních anomálií během skladování nebo zpracování potravin.
- Autonomní řízení: Vylepšená detekce překážek za nepříznivých povětrnostních podmínek.
- Škálovatelnost a cena: Systém využívá materiály kompatibilní se stávajícími snímači CMOS, díky čemuž je potenciálně dostupný pro spotřebitelská zařízení.
Vědci odhadují, že s nízkými náklady lze dosáhnout desítek milionů pixelů, díky čemuž bude tato technologie v budoucnu proveditelná pro smartphony a fotoaparáty.
Budoucnost infračerveného vidění
Vývoj tohoto 4K infračerveného zobrazovacího systému představuje důležitý krok k integraci technologie tepelného zobrazování do každodenních zařízení. Učením se z přírodního světa – konkrétně důmyslnou schopností hadů vnímat teplo – vytvořili vědci novou formu umělého vidění, které je praktické, škálovatelné a potenciálně všudypřítomné. Důsledky jsou široké a zahrnují více průmyslových odvětví a spotřebitelských aplikací.
