الرؤية الحرارية: الغرافين الكاشف للضوء الأول من نوعه في توسيع طيف الأشعة تحت الحمراء.

باتت العدسات اللاصقة الطبية أو الملونة معروفة و مألوفة جداً بالنسبة لنا ولكن ماذا عن عدسات لاصقة تمنح القدرة على الرؤية الحرارية بالأشعة تحت الحمراء ؟

كواشف حرارية أولى من نوعها تستطيع تحسس الطيف الكامل للأشعة تحت الحمراء يمكن لها أن تنقل تكنولوجيا الرؤية الحرارية إلى العدسات اللاصقة. على عكس الكواشف الموجودة حالياً والتي يمكن لبعضها تحسس الأشعة تحت الحمراء البعيدة أو ذات الأمواج الطويلة أو الأشعة الحمراء ذات الأمواج المتوسطة فإن الكواشف الجديدة و التي تم تطويرها في جامعة ميتشيغن لا تحتاج إلى أي معدات تبريد لكي تعمل.

يقول تشاو هوى تشونغ، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر " يمكننا صنع هذه الكواشف بشكل رقيق للغاية حيث يمكن إلصاقها على العدسات اللاصقة أو دمجها مع الهاتف الخلوي".

تبدأ الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء بتلك التي تكون أطول بقليل من أطوال أمواج الضوء الأحمر المرئي وتمتد للأمواج بطول يصل إلى ملليمتر. حيث يمكن للرؤية بالأشعة تحت الحمراء المساعدة في الرؤية في الظلام ومراقبة تسرب الحرارة في المنازل، كما و يمكنها أيضاً أن تساعد الأطباء على مراقبة تدفق الدم، وكذلك تحديد المواد الكيميائية في البيئة وتسمح أيضاً لمؤرخي الفن برؤية رسومات بول غوغان تحت طبقات من الطلاء.

يمكن للغرافين ،والذي هو عبارة عن طبقة واحدة من ذرات الكربون، تحسس الطيف الكامل للأشعة تحت الحمراء بالإضافة إلى الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية. ولكن حتى الآن، مازال استخدامه في كشف الأشعة تحت الحمراء غير قابل للتطبيق لأنه لا يمكن التقاط ما يكفي من الضوء لتوليد إشارة كهربائية يمكن كشفها. حيث أنه و بسماكة ذرة واحدة، فإنه يمتص فقط حوالي 2.3 % من الضوء الوارد إليه والذي يعتبر غير كاف لتوليد إشارة كهربائية يمكن كشفها.

أضاف تشونغ "إن التحدي بالنسبة للجيل الحالي من أجهزة الكشف القائمة على الغرافين هو أن حساسيتها ضعيفة جداً حيث أنها أضعف بمائة إلى ألف مرة مما يتطلبه جهاز قابل للإنتاج تجاريا"

و للتغلب على هذه العقبة عمل تشونغ و تيد نوريس أستاذ الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسب الآلي مع طلاب الدراسات العليا لتصميم طريقة جديدة لتوليد إشارة كهربائية بدلا من محاولة القياس المباشرة للإلكترونات التي تتحرر عندما يضرب الضوء الغرافين، حيث قاموا بتضخيم الإشارة من خلال النظر في تأثير الشحنات الكهربائية التي يولدها الضوء في الغرافين في تيار آخر قريب.

لصنع الجهاز، وضعوا طبقة عازلة بين طبقتي غرافين. تحوي الطبقة السفلية على تيار كهربائي يجري فيها وعندما يضرب الضوء الطبقة العليا، تتحرر الإلكترونات ما يؤدي إلى خلق ثقوب موجبة الشحنة ثم تنسل الالكترونات عبر الحاجز إلى الطبقة السفلية من الغرافين. أما الثقوب موجبة الشحنة الموجودة على الطبقة العلوية فقد أنتجت حقلاً كهربائياً يؤثر على تدفق الكهرباء عبر الطبقة السفلية، وبقياس التغير في التيار استطاع الباحثون استنتاج شدة سطوع الضوء الذي ضرب طبقة الغرافين، وبهذه الطريقة يمكن لأجهزة الكشف الحرارية القائمة على الغرافين أن تتنافس مع الكواشف التقليدية التي تحتاج إلى تبريد.

ويقول شوونغ أن الكواشف الجديدة هي أصغر من ظفر الإصبع ويمكن تقليص حجمها أكثر من ذلك ويضيف أيضاً "إذا دمجنا هذه الكواشف مع الالكترونيات التي نستخدمها يومياً فستوسع رؤيتنا و تزودنا بطريقة أخرى للتواصل مع بيئتنا"

في حين أن كشف الطيف الكامل للأشعة تحت الحمراء سيجد الكثير من التطبيقات في المجالات العسكرية و العلمية. يبقى السؤال بالنسبة لسوق التكنولوجيا "هل نريد أن نرى بالأشعة تحت الحمراء ؟"

المصدر : هنا

مصدر الصورة : هنا