(Phys.org) — Gericht op de strategische militaire behoefte aan nauwkeurige, beeldvorming met hoge resolutie, een elektro- en computeringenieur van de University of Wisconsin-Madison die samenwerkt met het U.S. Air Force Office of Scientific Research en het U.S. Department of Defense heeft een eenvoudig doel:nachtzicht nauwkeuriger en gebruiksvriendelijker maken voor soldaten en piloten.

Door enkele belangrijke doorbraken in flexibele halfgeleiders, elektrische en computertechniek Professor Zhenqiang "Jack" Ma heeft twee beeldtechnologieën gecreëerd die potentiële toepassingen hebben buiten het slagveld van de 21e eeuw.

Met $ 750, 000 ter ondersteuning van het Air Force Office of Scientific Research (AFOSR), Ma heeft gebogen nachtkijkers ontwikkeld die gebruik maken van germanium nanomembranen.

Het creëren van een nachtkijker met een gebogen oppervlak zorgt voor een breder gezichtsveld voor piloten, maar vereist zeer lichtgevoelige materialen met mechanische buigbaarheid - het silicium dat in conventionele beeldsensoren wordt gebruikt, snijdt het niet.

In plaats daarvan, Ma's ontwerp maakt gebruik van flexibele germanium-nanomembranen:een overdraagbare flexibele halfgeleider die tot nu toe te uitdagend was om in imagers te gebruiken vanwege een hoge donkerstroom, de elektrische achtergrondstroom die door lichtgevoelige materialen stroomt, zelfs als ze niet aan licht worden blootgesteld.

"Vanwege hun hogere donkerstroom, het beeld komt vaak veel luidruchtiger over op op germanium gebaseerde imagers, "zegt ma. "Dat probleem hebben we opgelost."

Ma's technologie voor donkere stroomreductie is onlangs ook in licentie gegeven aan Intel.

In een ander beeldproject het Amerikaanse ministerie van Defensie heeft Ma $750 gegeven, 000 ter ondersteuning van de ontwikkeling van beeldsensoren voor militair toezicht die meerdere spectra overspannen, het combineren van infrarood en zichtbaar licht in één beeld.

"De reden dat ze geïnteresseerd zijn in IR is omdat zichtbaar licht kan worden geblokkeerd door wolken, stof, rook, "zegt ma. "IR kan door, dus gelijktijdig zichtbaar en IR-beeldvorming stelt hen in staat alles te zien."

Goedkoop silicium maakt de productie van zichtbare lichtbeeldcamera's een eenvoudige taak, maar IR is gebaseerd op materialen die onverenigbaar zijn met silicium.

De huidige aanpak omvat een sensor voor IR-beelden en een sensor voor zichtbaar licht, het combineren van de twee afbeeldingen in nabewerking, wat meer rekenkracht en hardware-complexiteit vereist. In plaats daarvan, Ma zal een heterogeen halfgeleider nanomembraan gebruiken, het stapelen van de twee incompatibele materialen in elke pixel van de nieuwe imager om IR en zichtbare afbeeldingen op elkaar te stapelen in één afbeelding.

Het resultaat zijn imagers die naadloos kunnen schakelen tussen IR- en zichtbare beelden, waardoor het beeld rijker wordt en sneller wordt gebruikt voor strategische besluitvorming.

"Ze zijn op zoek naar de hoogste resolutie die ze kunnen krijgen, "zegt ma. "Iets waarmee je één foto kunt maken met alles erop en eraan."