Wärmebildkamera in Brillenglas integrierbar

MIT-Wissenschaftler revolutionieren Bauelemente mit neuer pyroelektrischer Hightech-Folie

Hauchdünne Folie: Diese erkennt effektiv Temperaturunterschiede (Foto: Adam Glanzman, mit.edu)

Cambridge (pte017/24.04.2025/11:30)

Mit ultradünnen Folien, die auf äußere Einflüsse mit elektrischen Signalen reagieren, wollen Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) Elektronik revolutionieren. Zuerst haben sie eine pyroelektrische Folie hergestellt, die nur zehn Nanometer dick ist. Sie reagiert auf kleinste Temperaturänderungen mit elektrischen Signalen, die sich in Bilder umsetzen lassen, wie bei einer Wärmekamera.

Mit der neuen Technik sollen Nachtsichtgeräte künftig so klein werden, dass sie in herkömmliche Ferngläser und sogar Brillen integriert werden können. Anders als heutige Nachtsichtgeräte, die mit Restlichtverstärkern ausgestattet sind, werden die neuen Geräte lediglich Menschen und Tiere oder auch Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren ausmachen können, deren Temperaturen sich von denen der Umgebung unterscheiden.

Autonomes Fahren sicherer

Aktuelle Ferninfrarot-Sensoren der neuesten Generation benötigen sperrige Kühlelemente. Im Gegensatz dazu muss die neue pyroelektrische Dünnschicht nicht gekühlt werden. Zudem reagiert sie auf viel geringere Temperaturänderungen. Sie könnte auch eingesetzt werden, um das autonome Fahren bei schlechter Sicht sicherer zu machen, auch wenn diese Infrarotsensoren allein nicht ausreichen, um etwa bei Nebel sicher unterwegs zu sein.

Die wärmeempfindliche Folie kann auch in der Umwelt- und Biomesstechnik sowie zur Abbildung astrophysikalischer Phänomene, die Ferninfrarotstrahlung emittieren, genutzt werden, sagen die Forscher. "Diese Folie reduziert das Gewicht und die Kosten erheblich, wodurch sie leicht, tragbar und einfacher zu integrieren ist", so MIT-Doktorand Xinyuan Zhang.

Graphen als ein Teflon-Ersatz

Zhang hat Techniken zum Züchten der neuen Folien gemeinsam mit seinem Kollegen Jeehwan Kim entwickelt. Die beiden Wissenschaftler glauben, dass sie auch Folien herstellen können, die auf andere äußere Reize reagieren, etwa auf Lichtänderungen. Denkbar seien demnach auch flexible Folien, die sich als Solarzellen oder als elektronische Bauteile nutzen lassen.

Eine dieser Zuchttechniken ist die Remote-Epitaxie, ein Verfahren, bei dem Halbleitermaterialien auf einem einkristallinen Substrat gezüchtet werden, das mit einer hauchdünnen Graphenfolie überzogen ist. Diese wirkt wie die Teflonschicht in einer Bratpfanne, die verhindert, dass das Kotelett oder Spiegelei auf der Unterlage festklebt. Die frisch gezüchtete Folie lässt sich deshalb leicht abziehen und das Substrat einschließlich Graphenbeschichtung erneut zur Folienzüchtung nutzen.

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