Vetenskap

Nobelpriset i kemi 2023: "Quantum Dots" som styr ljus

Tekniken som prisas med Nobelpriset i kemi kan komma att ersätta CMOS-tekniken i dagens bildsensorer, på grund av sina egenskaper.

Redan under gårdagen skev Kamera Bild om möjligheten att fånga extremt korta förlopp med "attofysik" på bild–en så kort exponeringstid som en miljarddels sekund av en miljarddels sekund – kan används för att avbilda elektroners snabba rörelser runt en atomkärna.

Idag tillkännagavs även Nobelpriset i fysik för 2023, som även detta går att härleda till framgång inom det fotografiska området.Moungi G. Bawendi, Louis E. Brus och Alexei I. Ekimov prisades för upptäckten av de nanopartiklar som kallas för "kvantprickar" eller "quantum dots", som är en sorts kristallhalvledare i nanometerstorlek.

Egenskaperna som forskarna hittat har sedan dess använts i tv-apparater, och många har säkert hört talas om uttrycket "QLED" som förknippas med panelen i en tv,bestående av små "Quantum Dots", mindre än 500 nanometer i storlek, som kan skicka ut ljus i flera olika färger.

Illustration över hur sensorn tar emot sitt inkommande ljus genom olika punkter av ytan.

Kvantprickarna kan användas för att bestämma vilken färg, alltså våglängd, som de ska skicka ut – något som alltså går att använda för både tv-apparater och bildskärmar.I en vanlig CMOS-sensor är det färgfiltret framför sensorn som bestämmer vilket ljus som ska gå vidare in mot sensorn för att bygga upp bilden.

Detta kan innebära att en bildsensor för kameror kan byggas med helt ny teknik, vilket förbättrar hela flödet av ljus mot sensorn. Som exempel ger forskarna att deras nya sensor har en densitet på 5500 sensels (sensorelement) per kvadratcentimeter, medan CMOS-tekniken endast uppnår 1600 sensels. Också ljuskänsligheten ska vara mycket större liksom hållbarheten och känsligheten för makanisk skada.

Den nya tekniken kan skapa sensorer som är böjbara och inte är lika känsliga. Här en bild på fototransistorerna som är böjda (första bilden) och en undersökning efter skador (andra bilden) som påvisar att inga skador uppstått.

Forskare har tidigare meddelat att både kostnader för produktion och den höga upplösningen gör att den nya designen kommer att bli ekonomiskt fördelaktig och användbar i digitalkameror.