Ερευνητές στην Ισπανία, με επικεφαλής έναν Έλληνα ηλεκτρολόγο μηχανικό, δημιούργησαν τον πρώτο στον κόσμο αισθητήρα εικόνας CMOS που ενσωματώνει γραφένιο και κβαντικές τελείες, πράγμα που επιτρέπει στην κάμερα να βλέπει ταυτόχρονα στο ορατό και στο αόρατο (υπέρυθρο και υπεριώδες) τμήμα του φάσματος.
Εδώ και 40 χρόνια, η μικροηλεκτρονική και τα συστήματα εικόνας έχουν κάνει τεράστιες προόδους χάρη στη χρήση του πυρίτιου και της τεχνολογίας κυκλωμάτων CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductors) (συμπληρωματικοί ημιαγωγοί μεταλλικού οξειδίου), ανοίγοντας έτσι το δρόμο για τη δημιουργία μικρών, ισχυρών και φθηνών «τσιπ» για υπολογιστές, «έξυπνα» κινητά τηλέφωνα, ψηφιακές κάμερες (με ανάλυση πάνω από 100 megapixels) και άλλες ηλεκτρονικές συσκευές.
Όμως, έως τώρα υπήρχε μεγάλη τεχνική δυσκολία να συνδυαστεί η τεχνολογία κατασκευής ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (τσιπ ή μικροεπεξεργαστών) CMOS με άλλα ηλεκτρο-οπτικά υλικά πέρα από το πυρίτιο. Το σοβαρό αυτό εμπόδιο τώρα υπερκεράστηκε, καθώς για πρώτη φορά δημιουργήθηκε ένα τσιπάκι (φωτοτρανζίστορ) CMOS με γραφένιο αντί για πυρίτιο.
Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Φωτονικών Επιστημών (ICFO) στη Βαρκελώνη, με επικεφαλής τον καθηγητή Γεράσιμο Κωνσταντάτο, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο κορυφαίο διεθνώς περιοδικό φωτονικής «Nature Photonics» (μάλιστα επρόκειτο για το κεντρικό θέμα στο εξώφυλλο), δημιούργησαν την πρώτη ψηφιακή κάμερα με αισθητήρα εικόνας υψηλής ανάλυσης CMOS, που διαθέτει χιλιάδες φωτοανιχνευτές με βάση το γραφένιο αντί για το πυρίτιο, καθώς και κβαντικές τελείες.
Ο νέος αισθητήρας εικόνας CMOS διαθέτει μια διάταξη 388 επί 288 φωτοανιχνευτών γραφένιου-κβαντικών τελειών. Η πρωτοποριακή κάμερα είναι τόσο ευαίσθητη, που «βλέπει» την ίδια στιγμή στο ορατό, στο υπέρυθρο και στο υπεριώδες τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, «πιάνοντας» το φως από τα 300 έως σχεδόν τα 2.000 νανόμετρα, κάτι που ποτέ έως τώρα δεν είχε καταστεί δυνατό με τους υπάρχοντες αισθητήρες εικόνας.
Το «πάντρεμα» του γραφένιου με τα «τσιπάκια» CMOS αναμένεται να οδηγήσει σε πληθώρα οπτοηλεκτρονικών εφαρμογών, όπως μετάδοση δεδομένων, νυχτερινή όραση, έλεγχος τροφίμων και φαρμάκων, ανίχνευση πυρκαγιών, όραση σε ακραίες καιρικές συνθήκες, κάμερες ασφαλείας, αισθητήρες αυτοκινήτων, ιατρικοί αισθητήρες, περιβαλλοντικοί αισθητήρες κ.α.
Ο νέος αισθητήρας εικόνας από γραφένιο και κβαντικές τελείες είναι εύκολος και φθηνός στην κατασκευή του σε συνθήκες δωματίου, πράγμα που σημαίνει ότι θα είναι δυνατό να παραχθεί βιομηχανικά με χαμηλό κόστος.
Οι ερευνητές χρηματοδοτήθηκαν από το μεγάλο ευρωπαϊκό πρόγραμμα για την αξιοποίηση του γραφένιου (European Graphene Flagship), την ισπανική και την καταλανική κυβέρνηση, καθώς και το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC). Ήδη ετοιμάζονται να κατοχυρώσουν τις σχετικές πατέντες και να φέρουν τη νέα τεχνολογία στην αγορά.
Το Ινστιτούτο Φωτονικών Επιστημών (ICFO) δημιουργήθηκε το 2002 από την κυβέρνηση και το Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Καταλονίας ως ερευνητικό κέντρο αριστείας στις επιστήμες και τεχνολογίες του φωτός και σήμερα είναι από τα κορυφαία στον τομέα του. Βρίσκεται στο Μεσογειακό Πάρκο Τεχνολογίας της Βαρκελώνης και διαθέτει περίπου 400 ερευνητές.
Ένας από αυτούς είναι ο ερευνητικός καθηγητής Γ. Κωνσταντάτος, ο οποίος αποφοίτησε από το Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Η/Υ του Πανεπιστημίου Πατρών (2001) και πήρε το διδακτορικό του από το αντίστοιχο τμήμα του Πανεπιστημίου του Τορόντο στον Καναδά (2008), όπου πραγματοποίησε και μεταδιδακτορική έρευνα. Από το 2009 είναι καθηγητής και επικεφαλής ερευνητικής ομάδας στο ICFO.
