تحولی در دید در شب: ابداع عینک تمام‌رنگ با فناوری نقاط کوانتومی

پژوهشگران موسسه فناوری پکن با توسعه یک دستگاه نوآورانه، موفق شدند محدودیت‌های سنتی دید در شب را از میان بردارند و امکان مشاهده محیط را به صورت تمام‌رنگ فراهم کنند.

فراتر از طیف تک‌رنگ

چشم انسان به دلیل محدودیت‌های انرژی فوتون‌های مادون قرمز، قادر به دیدن این بخش از طیف نوری نیست. دستگاه‌های دید در شب فعلی نیز تنها با تبدیل این نور به درخشندگی سبز، تصویری تک‌رنگ ارائه می‌دهند. اما تیم تحقیقاتی به سرپرستی شین تانگ و گه مو، با استفاده از ترکیبی از نقاط کوانتومی تلورید جیوه و یک دیود نورگسیل آلی (OLED) دو لایه، موفق به ترجمه طول موج‌های مختلف مادون قرمز به رنگ‌های مجزا در طیف مرئی شده‌اند.

مکانیزم عملکرد نقاط کوانتومی

به دلیل ابعاد بسیار کوچک این نقاط کوانتومی (حدود ۴ نانومتر)، سطوح انرژی آن‌ها به صورت پله‌های مجزا تفکیک می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که فوتون‌های با طول موج و شدت مختلف، انتقال‌های الکترونی متفاوتی ایجاد کنند که در نهایت منجر به تولید سیگنال‌های رنگی دقیق می‌شود.

ساختار دو لایه برای بازتولید رنگ

این فناوری از یک سد انرژی ۰.۸۲ الکترون‌ولتی بین دو لایه فسفر قرمز و سیان استفاده می‌کند:

• لایه قرمز: در شرایط نور کم یا طول موج‌های بلند فعال می‌شود.
• لایه سیان: با افزایش شدت نور یا طول موج‌های کوتاه‌تر و عبور حفره‌ها از سد انرژی، فعال شده و ترکیبی از رنگ‌ها را ایجاد می‌کند.

این نوآوری به کاربران اجازه می‌دهد تفاوت‌های توان مادون قرمز را تا ۲۰۰ برابر دقیق‌تر از دستگاه‌های تک‌رنگ تشخیص دهند.

چشم‌انداز آینده و چالش‌ها

نمونه اولیه این عینک با وزن ۲۳ گرم، علاوه بر نمایش تصاویر مادون قرمز، اجازه عبور نور مرئی را نیز می‌دهد که پتانسیل استفاده در واقعیت افزوده را دارد. با این حال، محققان تاکید دارند که برای تجاری‌سازی و استفاده در پروتزهای بینایی، چالش‌هایی همچون:

• نیاز به منبع تغذیه خارجی
• بررسی زیست‌سازگاری مواد حاوی جیوه
• عملکرد در شرایط محیطی واقعی

باید در تحقیقات آتی مورد بررسی دقیق‌تر قرار گیرند.