Noční vidění v akci. Kredit: U. S. Department of Defence.

Pamatujete si na dopadení jistého Usámy bin Ládina? Ikonický terorista by tehdy nejspíš nebyl zlikvidován, kdyby americká zásahová jednotka neměla k dispozici špičkové zařízení pro noční vidění L-3 Ground Panoramic Night Vision Goggles v ceně 65 tisíc dolarů (čili asi 1 milion 650 tisíc Kč). Ale i takové luxusní zařízení je podle bývalého příslušníka speciálních jednotek Navy SEAL Matta Bissonetteho „těžké, neohrabané a celkově podivné“. S novým objevem australských vědců by se to mohlo zásadně změnit.

Maria del Rocio Camacho-Morales. Kredit: Stuart Hay / ANU.

Tým Australské národní univerzity (ANU), který vedla doktorandka Maria del Rocio Camacho-Morales, vyvinul nanofotonický materiál, který přetváří infračervené záření na viditelné světlo. Z takového materiálu bude možné vyrobit brýle pro noční vidění, které budou na rozdíl od těch současných velmi lehké, jistě i elegantní. Jestli se to povede, tak to bude naprostá revoluce v technologiích nočního vidění. Příslušníci speciálních jednotek si takové brýle klidně vezmou na rande a rozhodně s nimi zabodují.

Konvenční zařízení pro noční vidění, noktovizory, vypadají tak trochu jako brýle s dalekohledem a vyžadují elektrický proud. Fungují tak, že zachycují fotony o vlnových délkách 700 až 1 000 nanometrů, tedy červeného a blízce infračerveného záření. Tyto fotony pak fotokatoda přemění na elektrony, které se pomocí tisícovek voltů proženou vakuovými trubicemi. Dojde k sekundární emisi velkého počtu elektronů, které odpovídají uspořádání původních fotonů, a po dopadu na vrstvu fosforescenčního materiálu vykreslí požadovaný obraz.

Ultratenký film s nanokrystaly. Kredit: Mohsen Rahmani / ANU.

Camacho-Moralesová s kolegy vytvořili polovodičové nanokrystaly, nanoantény 500krát tenčí nežli lidský vlas, které tvoří aluminium galium arzenid (AlGaAs). Tyto nanoantény dělají vlastně totéž, co dnešní noktovizory. Nepotřebují k tomu ovšem vakuové trubice. Nanoantény pochytají fotony infračerveného záření a zkombinují ho s dalšími fotony, v tomto případě z laserového paprsku. Výsledkem je, že nanoantény přemění infračervené záření přímo na viditelné světlo, aniž by muselo dojít ke konverzi fotonů na elektronický signál. Je pravda, že v této podobě by zařízení s nanofotonickým materiálem stále potřebovalo zdroj elektrické energie – pro pohon laserového paprsku, který je nezbytný k zesílení obrazu.

Navy SEALs při lovu na bin Ládina. Tyhle noktovizory si na rande raději neberte. Kredit: Columbia Pictures.

Podle šéfa výzkumu Dragomira Nesheva budou zařízení s tímto materiálem na baterky a dojde u nich k významnému zmenšení designu oproti dnešním noktovizorům.

Neshev uvádí, že v současné chvíli není snadné jejich materiál s nanoanténami vyrobit. Výrobní postup je ale podobný výrobě výkonných solárních článků pro kosmické technologie a aluminium galium arzenid se dnes zcela běžně používá při výrobě elektronických zařízení, jako jsou například chytré telefony. Australští badatelé nechali své polovodičové nanoantény narůst na skle, čili na průhledném materiálu. To by velmi obtížné a zároveň klíčové pro úspěch jejich technologie. Nedávno se také spojili s americkými vojenskými vývojáři Agentury ministerstva obrany pro pokročilé výzkumné projekty DARPA. S jejich pomocí hodlají vyvinout technologii, použitelnou pro novou generaci noktovizorů. DARPA, jak je jejím zvykem, se k tomu nevyjadřuje, ale za pár měsíců či let se nejspíš setkáme s novými brýlemi pro noční vidění na některé z budoucích misí speciálních jednotek.

Video:  Nano crystals turn darkness into light


Literatura
Australian National University 7. 12. 2016, Defence One 7. 12. 2016, Nano Letters 16: 7191–7197.