رؤية ليلية مثالية؟ يسمح هيكل الشبكة الفائقة الجديد بتحسين التصوير بالأشعة تحت الحمراء (IR).

ويقال إن هذه التكنولوجيا لديها إمكانيات تطبيقية عديدة ومتنوعة في الكشف عن النشاط الإرهابي، على غرار الرؤية الليلية وتحديد الأهداف وتتبع الصواريخ.

أظهر العلماء في مركز الأجهزة الكمومية في كلية ماكورميك للهندسة في جامعة نورث وسترن لأول مرة تصويرًا عالي المستوى بالأشعة تحت الحمراء، استنادًا إلى شبكة فائقة من النوع الثاني، والتي توجد بطول موجي أطول 20 مرة من الضوء المرئي.

ويقول علماء المركز، بقيادة الباحثين مانيجه رازغي ووالتر بي مورفي، أساتذة الهندسة الكهربائية وعلوم الكمبيوتر، إن هذه التكنولوجيا لها إمكانيات تطبيقية عديدة ومتنوعة في الكشف عن النشاط الإرهابي، على غرار الرؤية الليلية وتحديد الأهداف وتتبع الصواريخ.

أي جسم، بما في ذلك جسم الإنسان، له درجة حرارة قريبة من درجة حرارة الغرفة، ينبعث بنشاط طول موجي طويل (حوالي عشرة ميكرونات) من الأشعة تحت الحمراء (LWIR). يمكن أن يساعد تتبع هذا الإشعاع باستخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء عالي السرعة في اكتشاف الملامح الطيفية للأهداف أو الأشياء في الليل عندما لا يكون هناك مصدر آخر للضوء مرئيًا. هذا التصوير له أيضًا تطبيق محتمل في الطب عندما يمكن أن يشير اكتشاف النقاط الساخنة أو الباردة جدًا داخل الجسم إلى التهاب ونزيف داخلي وحتى مناطق مرضية، مثل الأنسجة السرطانية. في تطبيق هذه الطريقة، المكونات الرئيسية هي أجهزة كشف ضوئية تعتمد على مادة الزئبق والكادميوم وتيلوريد المدمجة (HgCdTe، MCT)) والموصلات الضوئية من نوع البئر الكم (الموصلات الضوئية للبئر الكمومية، QWIP). وهذان العنصران لهما قيود أدت إلى تسريع البحث عن تقنيات بديلة. أصبحت الشبكات الفائقة من النوع الثاني إنديوم-زرنيخيد/جاليوم-أنتيمونيد (InAs/GaSb)، التي اقترحها لأول مرة ليو إيساكي الحائز على جائزة نوبل في عام 1973، تطبيقًا ممكنًا في التصوير بالأشعة تحت الحمراء في عام 1987.

لم يصبح التصوير الشامل من هذا النوع، على مستوى عالٍ، ممكنًا إلا في التسعينيات، عندما أصبحت طرق النمو الفوقي لتحضير أشباه الموصلات، مثل تنقيح الشعاع الجزيئي، متقدمة بما فيه الكفاية. يقول الباحث: "ستصبح الشبكة الفائقة من النوع الثاني الجيل التالي من مواد التصوير بالأشعة تحت الحمراء وستحل محل طريقة MCT". "إن الطريقة السابقة لها العديد من القيود، خاصة في المدى الأطول للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء، وهو مجال أساسي لتتبع الصواريخ."

طورت مجموعة البحث مؤخرًا شبكة فائقة جديدة، تسمى بنية النوع M، والتي رفعت كفاءة الشبكات الفائقة للمجموعة الثانية إلى مستوى جديد تمامًا. هذا الهيكل الجديد قادر على اكتشاف الإضاءة الصغيرة جدًا مع الحفاظ على كفاءة بصرية عالية وإنتاج مستوى ضوضاء إلكتروني أصغر بعشر مرات من الهياكل الأصلية. وتمكنت مجموعة المستوى البؤري من نوع LWIR وبدقة 320 × 256 بكسل التي تم إعدادها بمساعدة هذه المادة الجديدة من التمييز بين مناطق درجات الحرارة المختلفة، حيث يبلغ الفرق بينها حوالي 0.02 درجة مئوية فقط. وتمكنت المنشأة من اكتشاف حوالي 74% من كمية الفوتونات، وهو مستوى مماثل لطرق التصوير المتقدمة الأخرى.

لإشعار الباحثين