Gli scienziati cinesi hanno progettato un rivoluzionario sistema di imaging ispirato alle capacità di rilevamento del calore dei serpenti, aprendo potenzialmente la strada alla visione a infrarossi negli smartphone e nelle fotocamere di tutti i giorni. La nuova tecnologia cattura immagini a infrarossi ad altissima risoluzione (4K) senza la necessità di costosi sistemi di raffreddamento criogenico, un significativo passo avanti nel campo dell’imaging termico. Questa innovazione sfrutta i meccanismi biologici utilizzati dalle vipere per “vedere” il calore, traducendolo in un dispositivo pratico e scalabile.
Come i serpenti vedono il calore
Le vipere e altre specie di serpenti possiedono organi specializzati: camere cave con membrane sottili vicino alle narici. Questi organi rilevano la radiazione infrarossa emessa dalle prede a sangue caldo. Quando le onde infrarosse colpiscono la membrana, creano un’immagine termica inviata al cervello attraverso i nervi. Questo processo biologico è incredibilmente efficiente e consente ai serpenti di cacciare nella completa oscurità.
Il sistema artificiale lo imita stratificando i materiali su un disco da 8 pollici. Questa configurazione cattura la radiazione infrarossa e la converte in un’immagine visibile di alta qualità. Il cuore della tecnologia risiede nella sua capacità di rilevare la radiazione infrarossa a temperatura ambiente, riducendo la necessità di sistemi di raffreddamento ingombranti e costosi.
La tecnologia dietro la svolta
Il sistema di imaging è costituito da diversi livelli chiave:
* Strato di rilevamento IR: I punti quantici colloidali (nanoparticelle di mercurio e tellurio) rilasciano cariche elettriche quando assorbono la radiazione infrarossa.
* Strati di riduzione del rumore: questi strati filtrano le interferenze, garantendo un segnale pulito.
* Upconverter (LED organico): Gli elettroni incontrano “buchi” (assenze di elettroni) e rilasciano energia, che viene poi convertita in luce verde visibile.
* Livello CMOS: Converte la luce visibile in un’immagine digitale.
Impilando questi strati direttamente uno sopra l’altro, il sistema riduce al minimo il rumore e consente immagini ad alta risoluzione, anche con segnali infrarossi più deboli.
Perché è importante: oltre la visione del serpente
La capacità di vedere la radiazione infrarossa estende la visione umana di oltre 14 volte lo spettro normale. Ciò ha implicazioni che vanno ben oltre la semplice visione al buio:
* Visibilità migliorata: le telecamere possono rilevare oggetti caldi in condizioni di scarsa illuminazione come nebbia, fumo o di notte.
* Applicazioni industriali: L’ispezione dei macchinari, il rilevamento delle perdite di gas e il controllo qualità nella produzione diventano più efficienti.
* Sicurezza alimentare: Rilevamento di anomalie di temperatura nella conservazione o lavorazione degli alimenti.
* Guida autonoma: Rilevamento degli ostacoli migliorato in condizioni meteorologiche avverse.
* Scalabilità e costi: il sistema utilizza materiali compatibili con i sensori CMOS esistenti, rendendolo potenzialmente accessibile per i dispositivi consumer.
I ricercatori stimano che si possano ottenere decine di milioni di pixel a basso costo, rendendo questa tecnologia fattibile per gli smartphone e le fotocamere del futuro.
Il futuro dell’imaging a infrarossi
Lo sviluppo di questo sistema di imaging a infrarossi 4K segna un passo importante verso l’integrazione della visione termica nella tecnologia di tutti i giorni. Imparando dal mondo naturale, in particolare dalle ingegnose capacità di rilevamento del calore dei serpenti, gli scienziati hanno creato una nuova forma di visione artificiale pratica, scalabile e potenzialmente onnipresente. Le implicazioni sono ampie e abbracciano sia i settori che le applicazioni di consumo.
