Det finns en hel värld våra ögon saknar, gömd i de ljusvåglängder som människors ögon inte kan se. Men infraröda kameror kan fånga upp det hemliga ljuset som avges när växterna fotosyntetiserar, som svala stjärnor brinner och batterierna blir varma. De kan se genom rök och dimma och plast.

Men infraröda kameror är mycket dyrare än sådana i synligt ljus; energin från infrarött ljus är mindre än synligt ljus, gör det svårare att fånga. Ett nytt genombrott av forskare vid University of Chicago, dock, kan en dag leda till mycket mer kostnadseffektiva infraröda kameror-vilket i sin tur kan möjliggöra infraröda kameror för vanlig konsumentelektronik som telefoner, samt sensorer för att hjälpa autonoma bilar att se sin omgivning mer exakt.

"Traditionella metoder för att göra infraröda kameror är mycket dyra, både i material och tid, men denna metod är mycket snabbare och erbjuder utmärkt prestanda, "sa postdoktoren Xin Tang, den första författaren på en studie som dök upp den 25 februari Nature Photonics .

"Det är därför vi är så glada över den potentiella kommersiella effekten, "sa medförfattaren Philippe Guyot-Sionnest, professor i fysik och kemi.

Dagens infraröda kameror tillverkas genom att successivt lägga ner flera lager av halvledare-en knepig och felbenägen process som gör dem för dyra för att gå in i de flesta konsumentelektronik.

Guyot-Sionnests laboratorium vände sig istället till kvantprickar-små nanopartiklar som bara var några nanometer stora. (En nanometer är hur mycket dina naglar växer per sekund.) I den skalan har de udda egenskaper som ändras beroende på deras storlek, som forskare kan styra genom att ställa in partikeln till rätt storlek. I detta fall, kvantprickar kan ställas in för att hämta våglängder för infrarött ljus.

Denna "justerbarhet" är viktig för kameror, eftersom de behöver plocka upp olika delar av det infraröda spektrumet. "Att samla in flera våglängder i det infraröda ger dig mer spektral information-det är som att lägga till färg på svartvitt TV, "Tang förklarad." Kortvåg ger dig information om textur och kemisk sammansättning; mellanvåg ger dig temperatur. "

De justerade kvantprickarna så att de hade en formel för att upptäcka kortvågig infraröd och en för mellanvågig infraröd. Sedan lade de båda tillsammans ovanpå en kiselskiva.

Den resulterande kameran fungerar extremt bra och är mycket lättare att producera. "Det är en mycket enkel process, "Tang sa." Ta en bägare, injicera en lösning, injicera en andra lösning, vänta fem till tio minuter, och du har en ny lösning som enkelt kan tillverkas till en funktionell enhet. "

Det finns många möjliga användningsområden för billiga infraröda kameror, sa forskarna, inklusive autonoma fordon, som förlitar sig på sensorer för att skanna vägen och omgivningen. Infrarött kan upptäcka värmesignaturer från levande varelser och se genom dimma eller dis, så bilingenjörer skulle gärna inkludera dem, men kostnaden är oöverkomlig.

De skulle komma till nytta för forskare, för. "Om jag ville köpa en infraröd detektor för mitt laboratorium idag, det skulle kosta mig $ 25, 000 eller mer, "Guyot-Sionnest sa." Men de skulle vara mycket användbara inom många discipliner. Till exempel, proteiner avger signaler i infrarött, som en biolog enkelt skulle vilja spåra. "