Наноструктуре инсеката сада су инспирација за термалне камере

Модерно друштво у медицини, астрономији, надзору, недеструктивном тестирању и многим другим примерима, користи невидљиво зрачење.

Инфрацрвене, ултравиолетне, терахерцне или X зраке можемо срести у различитим применама, али да бисмо ова зрачења детектовали потребне су специфичне, комплексне и скупе камере.

Камере величине чипа које користимо за мобилне телефоне детектују видљиво зрачење, имају 10-20 милиона пиксела и њихова производња кошта од 5 до 50 долара. ИЦ (термалне) камере имају само 20 хиљада пиксела, али њихова цена је око 250 долара.

Разлог високе цене ИЦ камере је веома комплексна, а самим тим и скупа технологија израде. У поређењу са камерама које детектују видљиво зрачање, термалне камере имају слабије перформансе, у смислу резолуције, осетљивости и брзине.

Тим са Института за физику у Београду који се бави истраживањима из области БИОФОТОНИKЕ, осмислио је и успешно направио нискобуџетну камеру која се састоји од повољних и лако доступних елемената.

Најновија камера је минијатуризована и њене перформансе су знатно боље од већине тренутно доступних (комерцијалних) термалних камера. Kамера је настала у оквиру пројекта „BIOLOGICAL AND BIOINSPIRED STRUCTURES FOR MULTISPECTRAL SURVEILLANCE“ који финансира НАТО, а део је међународног програма „Наука за мир и безбедност“ (СScience for Peace and Security Programme).

“У овом пројекту смо користили природне и вештачке микроскопске структуре као пикселе за будућу камеру, која ће детектовати инфрацрвено зрачење. Управо је израда пиксела за такве камере најкомплекснија компонента, али и веома скупа за израду, са сталном потребом за побољшањем сензитивности и резолуције“, каже др Даница Павловић, вођа пројектног тима.

„Пре пар година открили смо да се структуре са крила инсеката (љуспице, чија је величина стотинак микрона) померају и трепере када их озрачимо инфрацрвеним зрачењем. Ти помераји су пропорционални интензитету зрачења“, закључује.

Овај феномен у физици је познат под називом фотофореза, а те изузетно мале помераје ми смо у стању да детектујемо техником која се зове холографија.

Тим чине и Дејан Пантелић, научни сарадник у пензији, др Бранислав Салатић, научни сарадник и друге колеге са Института за физику.

На овом комплексном пројекту у реализацији су помогле и колеге са других факултета Универзитета у Београду. Неке од њих су Биолошки факултет, Електротехнички факултет, ТМФ, ВТИ, ТОЦ и остали научници из Србије који су допринели одличном резултату. Партнери на овом пројекту су били и научници са Института за физику из Загреба.

Осим природних структура, попут љуспица на крилима тврдокрилаца или лептира које могу да детектују зрачење, научни тим на челу са др Павловић развио је технологију прављења вештачких биоинспирисаних структура које ће имати сличне, али и боље карактеристике, све у циљу побољшања осетљивости детекције.

За продукцију вештачких структура користили су холографску литографију - директно ласерско исцртавање по различитим, комплексним материјалима. За уређивање ових структура у специфичне детекционе низове тим научника је користио технике микроманипулације и микродисперзије.

Овим пројектом је тим Института за физику успешно доказао да комплексне и скупе литографске технике израде могу бити замењене једноставним и исплативим алтернативама, које су у овом случају директно инспирисане природом.

Оваква врста примењеног истраживања има велике социјалне, економске и научне утицаје. Такав мониторинг решава многа безбедносна питања, попут контроле болести, спречавања трговине људима.

Нови тип камере ће бити доступнији земљама у развоју, што ће им омогућити лакше решавање различитих безбедносних проблема. Такође, оваква камера може бити врло значајна у индустрији, на пример за праћење квалитета производње.

„Доступнији сензорни уређај, и практичнији због мање димензије, сигурно ће допринети и олакшати праћење квалитета и здравља земљишта и усева или постати нова платформа за помоћ у дијагностици и скринингу великих размера, на пример, у ветеринарској медицини за контролу болести животиња“, закључује др Дејан Пантелић.