Как известно, глаз обычного здорового человека может увидеть только ограниченную часть солнечного спектра, и правильно обрабатывать и интерпретировать ультрафиолетовое или инфракрасное излучение не умеет. Ученые с помощью различных технических ухищрений умеют заглянуть в эти диапазоны. Теперь же видеть в инфракрасном спектре становится возможным при помощи новых контактных линз, изготовленных из удивительного материала под названием графен.

Открытием этого необычного одноатомного углерода с упорядоченной структурой мир обязан двум физикам Андрею Гейму и Константину Новоселову, которые за свое изобретение удостоились Нобелевской премии в 2010 году. Ученые всего мира активно изучают свойства графена, и в средствах массовой информации регулярно появляются новости об открытии все новых и новых характеристик и возможностей практического применения этого удивительного материала.

Физики из Мичиганского института решили подробнее исследовать оптические свойства гарфена, пытаясь разработать приборы ночного видения миниатюрных размеров, способные заменить их современные громоздкие аналоги. Так, научная лаборатория IBM смогла обнаружить фотопроводящие возможности графена, благодаря чему стало воможным разработать новый вид инфракрасного детектора. Развивая полученные результаты подобных экспериментов, мичиганские ученые сконструировали улавливатель инфракрасных волн, который может работать при комнатных температурах и не нуждается в дополнительном охлаждении, чего не позволяют существующие устройства.

По словам одного из авторов проекта Чжаохуэя Чжуна, им удалось сделать свехртонкое устройство, которое запросто может быть размещено в контактной линзе или установлено в сотовом телефоне.

Инфракрасные датчики широко используются как в мирных, так и военных целях. С их помощью можно обнаруживать тепловые утечки жилых зданий и промышленных сооружений, изучать кровотоки в организме человека, и создать охранные системы, реагирующие на тепло человеческого тела. Применение графена позволит значительно улучшить характеристики существующих инфракрасных приборов.

Вообще графен может реагировать как на видимую часть спектра, так и на ультрафиолетовую или инфракрасную. При этом у него есть достаточно большой недостаток. Из-за своей атомарной толщины он может улавливать чуть более 2% попадающего на него света. В то же время чувствительность коммерческих образцов инфракрасных приборов должна быть в сотни раз выше. Чтобы решить данную проблему, ученые использовали необычный подход.

Физики разместили сразу два графеновых слоя, разделив его специальный изолятором. Для улавливания инфракрасных волн они теперь меряют потенциал не в верхнем, а в нижнем слое. При попадании инфракрасного излучения на верхнюю пластину из него выбивается электрон и сквозь изолятор попадает на нижнюю пластинку. Оставшаяся от вылетевшего электрона дыра с положительным зарядом магнитным полем влияет на электроны в нижнем слое. Улавливая такой сигнал, можно делать точные выводы об освещенности верхнего слоя.

С помощью данного принципа конструкторы уже сумели создать миниатюрные инфракрасные датчики размером не больше ногтя. Теперь, внедряя подобные инфракрасные улавливатели в контактные линзы или другую электронику, можно будет спокойно увидеть данный спектр солнечного света.