Vanligtvis, navigationssystem för autonoma bilar använder synligt ljus för att identifiera främmande föremål. Detta fungerar för det mesta. Men i dimma, dimmig, eller regniga förhållanden, självkörande bilar blir ett rådjur i strålkastare, i stort sett omedveten om kommande hinder. Spridda ljus förvirrar bilens system, därmed suddas skillnaden mellan verkliga föremål och reflektioner från det spridda ljuset självt. Under dessa omständigheter, autonoma bilar kan inte känna igen kommande hinder som lätt skulle kunna identifieras för det mänskliga ögat.

För att se igenom farliga förhållanden, sensorer i bilarna behöver teknik som kan förutsäga hinder som inte är direkt uppenbara. Lyckligtvis, Jayakanth Ravichandran, en biträdande professor vid Mork Family Department of Chemical Engineering and Materials Science vid USC Viterbi, vill utveckla nya elektroniska och optiska material som möjliggör vad han kallar "nästa generations teknik" för att förbättra den teknik som omger människor i deras vardag, inklusive självkörande bilar.

"Titta på smartphones, datorer och LED -TV -apparater runt dig, "Ravichandran sa." Ingen av dessa fanns, åtminstone i nuvarande form, 10 till 20 år sedan. Dessa är möjliga på grund av forskning om material som används i denna teknik. Min grupp tittar på att utveckla material som kommer att användas inom teknik under de närmaste tio till tjugo åren. "

Ravichandrans senaste forskning, genomfördes med doktorander Shanyuan Niu, Boyang Zhao, och masterstudenten Yucheng Zhou, hittat material som i grunden kan förändra hur autonoma bilar fungerar. Ravichandrans grupp samarbetade nära med Han Wang, en biträdande professor vid Ming Hsieh Department of Electrical Engineering vid USC Viterbi och Mikhail Kats, en biträdande professor vid University of Wisconsin, Madison och detta arbete publicerades nyligen i Nature Photonics .

Även om det synliga ljuset som vanligtvis används av autonoma bilar för att identifiera hinder inte kan fungera i dimma, rök eller regn, infrarött ljus kan se igenom sådana förhållanden. Följaktligen, utveckla nya infraröda enheter för att fungera under dessa disiga visningsförhållanden skulle kunna förbättra säkerheten för självkörande bilar, Sa Ravichandran.

Hans laboratorium har just upptäckt ett material som kan fungera i sådana infraröda enheter.

Materialet - en komposition med den kemiska formeln, BaTiS3 - kan bli funktionell i termiska bildsystem, en typ av infraröd enhet.

Värmeavbildningssystem kan känna igen förändringar i ett objekts temperatur genom att spåra mängden strålning som avges från objektet. Genom att följa temperaturförändringarna för särskilda objekt, termiska bildsystem kan identifiera rörelse även i avsaknad av synlighet-en avgörande funktion för självkörande bilar.

För ett effektivt termiskt bildsystem, det måste finnas en detektor för att känna av värmestrålningen och ge ett läsbart svar, samt ett system för filtrering och manipulering av inkommande strålning.

BaTiS3 fungerar för närvarande som ett filter för inkommande strålning. Det kan snart fungera som en detektor också.

"Vi utforskar det nu, "Noterade Ravichandran." Viktigast av allt, det finns subtila kopplingar mellan enhetens prestanda och materialegenskaperna. Vårt jobb är att identifiera det och leta efter rätt typ av material baserat på denna förståelse. "

Även om hans labbprojekt fortfarande är i ett tidigt skede, Ravichandran sa att hans lag nästa steg är att göra en fungerande enhet av materialet så att de kan ta det till marknaden. Han hoppas också kunna hitta andra kompositioner som kan fungera i termiska bildsystem ännu bättre än BaTiS3.

Konsekvenserna av laboratoriets resultat är spännande även för användning utanför autonoma fordonssensorer.

"Det finns möjligheter att använda dessa material för att känna av miljöföroreningar, och biologiska ämnen i luften, "Sa Ravichandran." Om det finns någon form av luftburna sjukdomar, att identifiera de biologiska partiklarna kan bli väldigt enkelt med denna teknik.

"Det finns så många applikationer som kan hända."